EPIDOM Evaluation de la Prévisibilité Interannuelle à Décennale à partir des Observations et des Modèles Convention de subvention: 10-MCGOT-GICC-7-CVS-131

 Rapport final

Avril 2014

 

 

Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en

Calcul Scientifique –CERFACS Centre National de Recherche Scientifique –CNRS

42 Avenue Gaspard Coriolis 31057 Toulouse – France Tél.: + 33 (0) 5 61 19 30 49

Fax : + 33 (0) 5 61 19 30 00 Messagerie : christophe.cassou@cerfacs.fr

Site : www.cerfacs.fr

 

Toulouse,  le  10  Avril  2014        

Ministère  de  l’Ecologie,  du  Développement  Durable,  du  Transport  et  du  logement    (MEDDTL)  Commissariat  Général  au  Développement  Durable  

Service  de  la  recherche/  Maurice  Imbart  Tour  Voltaire  

1,  place  des  Degrés  92055  LA  DEFENSE  

 GIP  ECOFOR  

Coordinateur  du  Projet  GICC/  Christelle  Bakhache  42,  Rue  Sheffer  

75116  PARIS  

 

 

Objet  :  Rapport  final  EPIDOM    

 

Madame,  Monsieur,    

 

Je   vous   prie   de   trouver   ci-­‐joint,   conformément   à   la   convention   numéro   10-­‐NCGOT-­‐GICC-­‐7-­‐CVS-­‐131  signée   le   07   Janvier   2011   par   les   différentes   parties,   le   rapport   final   du   projet   "Estimation   de   la  Prévisibilité   Interannuelle   à   Décennale   à   partir   des   Observations   et   des  Modèles",   ci-­‐après   EPIDOM,  soutenu  dans  le  cadre  du  programme  GICC.  

En  espérant  que  ce  rapport   répondra  à  vos  attentes,   je   reste  à  votre  disposition  pour   toute  demande  d’information  complémentaire.  

Bien  cordialement.  

 

 Christophe  Cassou  Chargé  de  Recherche  au  CNRS-­‐Cerfacs  Coordinateur  d’EPIDOM  

 

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Récapitulatif du projet  

Titre  du  projet  :  EPIDOM  :  Evaluation  de  la  Prévisibilité  Interannuelle  à  Décennale  à  partir  des  observations  et  des  Modèles    

Durée  du  projet  :  30  mois  à  partir  de  Janvier  2011  +  6  mois  d’extension  

Mots   clés  :   Prévisibilité   décennale  :   sources,   estimation,   mécanismes   physiques,   incertitudes  ;  variabilité  climatique  basse  fréquence;    exercice  d’intercomparaison  CMIP5/GIEC  AR5  

Thème  :  Estimation  de   la  prévisibilité  climatique  aux  échelles  décennales,  des  mécanismes  à  son  origine  et  de  ses  sources  d’incertitude.    

Responsable  scientifique:      Dr.  Christophe  Cassou  Chargé  de  Recherche  au  CNRS  CERFACS,  42  Avenue  G.  Coriolis,  31057  Toulouse  Cedex  1  Tel  :  05  61  19  30  40  ;  Fax  :  05  61  19  30  00  ;  Courriel  :  christophe.cassou@cerfacs.fr  

Organismes  impliqués  dans  le  projet:      Centre  Européen  de  Recherche  et  de  Formation  Avancée  en  Calcul  Scientifique  (Cerfacs)   P1  Institut  Pierre-­‐Simon  Laplace  (IPSL)                 P2  Centre  National  de  Recherche  Météorologique  –  Météo-­‐France  (CNRM-­‐MF)       P3  

Partenaire  impliqué  dans  le  projet:      Centre  Européen  de  Prévision  Météorologique  à  Moyenne  Terme  (CEPMMT)        

Organismes  gestionnaires  des  crédits:      Centre  Européen  de  Recherche  et  de  Formation  Avancée  en  Calcul  Scientifique  (Cerfacs)    Centre  National  de  Recherche  Scientifique,  Délégation  Paris  B  (DR2)            Centre  National  de  Recherche  Scientifique,  Délégation  Midi-­‐Pyrénées  (DR14)        

Subvention  octroyée  :  489  758,80  €      Détail  de  l’aide  accordée  par  le  GICC  :       Cerfacs  +  partenariat  CEPMMT:      242  516,80  €  +  5000  €  =  247  516,80    €           IPSL  :  150  592  €     CNRM-­‐GAME  :  91  650  €    

Cofinancement  assuré  :  Pas  de  cofinancement  pour  ce  projet    

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Résumé Le  projet  EPIDOM  visait  d'une  part  à  estimer   la  prévisibilité  décennale,   ses   sources,   ses   signatures  régionales   et   son   niveau   d’incertitude,   et   d'autre   part   à   mieux   comprendre   les   mécanismes  fondamentaux  de  la  variabilité  climatique  à  ces  échelles  de  temps.  Il  inscrivait  dans  le  cadre  du  5ème  exercice  d’international  Coupled  Model  Intercomparison  Project  (CMIP5)  qui  a  servi  de  base  au  5ème  rapport   (AR5)   du   Groupe   Intergouvernemental   d’experts   du   l’Evolution   du   Climat   (GIEC)   dont   la  publication  s’étale  sur  2013-­‐2014.    

La  première  phase  du  projet  a  été  consacrée  à   la   réalisation,  en   tant  que  telle,  des  simulations  du  «  volet   décennal  »   de   CMIP5   et   à   leurs  mises   à   disposition   pour   la   communauté   (conformité   des  standards,   publications   etc.)   sur   les   serveurs   Earth   System   Grids   (ESG).   La   plupart   des   études  actuelles   d’intercomparaison   des   modèles   en   mode   prévision   décennale   inclut   ainsi   les   modèles  CNRM-­‐Cerfacs   et   IPSL   dans   leurs   analyses.   Ces   simulations   ou   prévisions   rétrospectives,   réalisées  sous   la   bannière   EPIDOM,   correspondent   à   la   contribution   française   à   CMIP5   et   sont   référencées  dans   le  chapitre  11  de   l’AR5  parmi   les  15  groupes  ayant  participé  à   l’exercice.  Les   forces  de  travail  additionnelles  obtenues  par  EPIDOM  ont  été  essentielles  pour  assurer  une  contribution  sérieuse  et  significative   de   la   communauté   française   au   volet   décennal   de   CMIP5.   Au   delà   de   ce   soutien  appréciable,  EPIDOM  a  grandement  contribué  à  la  coordination  des  forces  nationales  entres  les  deux  pôles   de   modélisation   climatique   à   Paris   et   Toulouse,   à   d’intenses   échanges   et   discussions  scientifiques  très  stimulantes  et  aux  renforcements  des  actions  et  positions  communes  dans  l’arène  des  comités  internationaux.  

La  deuxième  phase  du  projet  a  porté  sur  l’étude  de  la  prévisibilité  décennale  en  tant  que  telle  et  des  mécanismes  physiques  associés.  Les  résultats  montrent  qu’à  l’échelle  globale,  une  grande  part  de  la  prévisibilité  est  expliquée  par  les  forcages  externes  (volcan,  aérosols,  gaz  a  effet  de  serre),  et  est  bien  capturée   par   les   systèmes   de   prévisions   rétrospectives.   Régionalement,   c’est   à   dire   à   l’échelle   du  bassin   océanique   ou   du   continent,   la   valeur   ajoutée   de   l’initialisation   océanique,   au   cœur   des  simulations  décennales,  est  sensible  sur  l’Atlantique  (en  particulier  le  gyre  subpolaire)  et  sur  l’Indien.  Elle  est  faible  sur  le  Pacifique  sauf  à  l’ouest  du  bassin.  Des  études  en  modèle  parfait  ont  été  engagées  afin  de  mieux  comprendre  les  comportements  des  modèles  et  les  sources  mêmes  de  leur  prévisibilité  décennale.  Cette  approche  s’est  avérée  très  pertinente  pour  aller  au  delà  des  scores  de  prévisibilité  classiques   à   partir   desquels   il   est   très   difficile   de   comprendre   le   comportement   physique   des  modèles.   Enfin,   des   simulations   additionnelles   ont   été   produites   avec   CNRM-­‐CM5   pour   quantifier  proprement  le  rôle  de  la  stratosphère  sur  la  prévisibilité  ;  leurs  analyses  ne  suggèrent  pas  de  valeur  ajoutée  significative  dans  ce  modèle.  En   revanche,   l’introduction  de   la  biogéochimie  marine   testée  dans  IPSL-­‐CM5A  s’avère  prometteuse  en  terme  de  prévisibilité.  

Les   résultats   d’EPIDOM   confirment   le   fait   que   la   prévision   décennale   reste   un   sujet   de   recherche  fondamentale.  Des  questions  essentielles  de  méthodologie,  de  physique  et  de  statistique,  se  posent,  l’échelle  décennale  concentrant  les  difficultés  de  la  modélisation  climatique  (impact/estimation  des  dérives   et   des   biais   des   modèles   couplés   sur   la   variabilité   et   sa   prévisibilité   etc.)   avec   celles   des  observations   nécessaires   à   l’initialisation,   en   particulier   océanique   (disponibilité   spatio-­‐temporelle  des   mesures,   techniques   d’assimilation   etc.).   Ces   questions   sont   telles   qu’il   semble   prématuré  d’utiliser  les  simulations  actuelles  de  prévision  décennale  pour  des  études  d’impacts  poussées  sur  la  ou   les  2  prochaines  décennies  aux  échelles  régionales.  Les  conclusions  d’EPIDOM,  en   ligne  avec   les  principales   synthèses   développées   dans   le   chapitre   11   de   l’AR5,   plaident   pour   la   mise   en   place  d’approches  mécanistiques  afin  de  mieux  comprendre  la  nature  même  de  la  variabilité  décennale  et  son   interaction   avec   les   forcages   externes,   et   in   fine   augmenter   la   prévisibilité.   Dans   ce   cadre,  EPIDOM  a  réussi  à  fédérer  la  communauté  scientifique  nationale  sur  ce  sujet  et  à  servir  de  fondation  pour  un  nouveau  projet  (MORDICUS)  accepté  dans  l’appel  «  SOCiéte  &  ENVironnement  »  de  l’Agence  Nationale  de  la  recherche  (ANR)  et  centré  sur  ces  problématiques.    

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Summary EPIDOM   aimed   at   estimating,   on   one   hand,   the   previsibility   of   the   climate   system   at   decadal  timescale,  its  origins,  its  regional  signature  as  well  as  its  level  of  uncertainties,  and  on  the  other  hand,  at  better  understanding  the   fundamental  mechanisms  of   the  climate  variability  at  such  a   temporal  timescale.   EPIDOM   took   place   within   the   5th   edition   of   the   international   Coupled   Model  Intercomparison  Project  (CMIP5)  on  which  the  5th  IPCC  assessment  report  (AR5)  was  largely  based.  

The  first  part  of  EPIDOM  was  devoted  to  the  completion  of  the  CMIP  decadal  forecast  experiments  and   to   the   transfer   of   outputs   on   Earth   System   Grids   (ESG)   for   international   access.  Most   of   the  current  model   intercomparaison   studies  now   include  both  CNRM-­‐Cerfacs   and   IPSL  models   in   their  analyses.   The   retrospective   forecasts   produced   within   the   EPIDOM   umbrella   correspond   to   the  French   contribution   to   CMIP5   and   have   been   referenced   in   Chapter   11   of   the   AR5   among   the   15  

modeling   groups   that   provided   simulations   data.   The   additional   human   resources   provided   to  Cerfacs   and   IPSL   by   EPIDOM  have  been   crucial   to   secure   and   ease   the   contribution   of   the   French  community   to   “decadal   CMIP”.   Beyond   this   welcomed   support,   EPIDOM   acted   as   a   catalyst   for  coordination  between  the  modeling  centers  of  Toulouse  and  Paris  as  well  as  for  emergence  of  very  stimulating  and  challenging  scientific  discussions.  Lastly,  EPIDOM  helped  reinforcing  common  actions  and  opinions  in  the  international  panels  where  some  EPIDOM  scientists  are  involved.  

The  second  part  of  EPIDOM  was  devoted  to  the  evaluation  of  the  decadal  predictability  by  itself  and  to  the  understanding  of  the  physical  processes  at  its  origin.  Results  show  that  at  global  scale,  a  large  fraction  of   the  predictability   is  explained  by  external   forcings   (volcanoes,  aerosols  and  greenhouse  gazes),   and   is  well   captured  by   the   forecast   systems.  At  ocean  basin-­‐scale,   the  added  value  of   the  ocean  initialization,  at  the  core  of  the  decadal  hindcasts,  is  significant  in  both  the  Atlantic  (especially  in  the  subpolar  gyre)  and  the  Indian  Oceans.  The  added  value  is  much  lower  in  the  Pacific  expect  in  the   western   side   of   the   basin.   Fundamental   studies   in   «  perfect   model  »   framework   have   been  tackled   in   order   to   better   understand   both   CNRM-­‐Cerfacs   and   IPSL   models   behaviour   and   the  associated  sources  of  predictability.  This  approach  appeared  to  be  extremely  relevant  to  go  beyond  the   classical   skill   scores   from   which   it   is   difficult   to   really   understand   what   is   going   on.   Finally,  additional   simulations   have   been   integrated   to   estimate   the   role   of   the   stratosphere   on   the  predictability  skill  scores  in  CNRM-­‐CM5;  findings  are  still  inconclusive  with  no  significant  added-­‐value  in   the   latter   runs.   However,   the   introduction   of   biogeochemistry   in   IPSL-­‐CM5A   appears   to   be  promising  for  predictability  purpose.    

Results   from   EPIDOM   overall   confirm   that   the   decadal   forecast   initiative   is   still   an   academic   and  fundamental,   but   promising,   type   of   research.   Basic   questions   on   methodologies,   physics   and  statistics  are  still  open  because  the  decadal  timescale  concentrates  the  difficulties  in  both  modelling  (impact/estimation   of   coupled  model   drifts   and   biases   on   variability   and   predictive   skill,   etc.)   and  observations   that   are   crucial   for   the   initialisation   step   (scarcity   of   the   observations,   assimilation  techniques,  etc.).  The   level  of  knowledge   is  such  that   it  appears  to  be  premature  to  use  the  actual  decadal   forecasts   for   impacts   studies   for   the  next  one  or   two  decades   leadtime.  Conclusions   from  EPIDOM,  in  line  with  the  main  outcomes  from  Chap.  11  of  the  AR5,  support  for  the  use  of  process-­‐oriented   approaches   to   better   understand   the   true   nature   of   the   decadal   variability   and   its  interaction  with  the  on-­‐going  external  forcings,  in  order  to  enhance  in  fine  the  level  of  predictability.  Within   this   framework,   EPIDOM   acted   as   a   seed   for   the   emergence   of   a   new   project   called  MORDICUS,  which  has  been  funded  by  the  National  Agency  for  Research  (SOC&ENV  call)  and  which  follows  the  main  lessons  and  recommendations  drawn  from  CMIP5  and  EPIDOM.  

 

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1. Contexte du projet EPIDOM Le   projet   EPIDOM   vise   d'une   part   à   estimer   la   prévisibilité   décennale,   ses   sources,   ses   signatures  régionales   et   son   niveau   d’incertitude,   et   d'autre   part   à   mieux   comprendre   les   mécanismes  fondamentaux   de   la   variabilité   climatique   à   ces   échelles   de   temps   et   d’espace.   Il   s’inscrit   dans   le  cadre  du  5ème  exercice  d’intercomparaison  Coupled  Model  Intercomparison  Project  (CMIP5)  qui  sert  de   support   au   5ème   rapport   du   Groupe   Intergouvernemental   d’experts   sur   l’Evolution   du   Climat  (GIEC)  dont  la  publication  s’étale  sur  2013-­‐2014.  EPIDOM  repose  sur  trois  piliers  :  

• Soutien  :  EPIDOM  sert  de  soutien  à  la  communauté  française  pour  assurer  une  contribution  sérieuse  et  significative  au  volet  décennal  de  CMIP5.    

• Coordination  :   EPIDOM   sert   de   coordination   à   la   communauté   française   associée   au  CEPMMT,  pour  évaluer   la  prévisibilité  décennale  en   termes  de  processus,  d’incertitudes  et  d’applications   au   travers   de   CMIP5   et   des   observations   ou   de   leurs   estimations   via   les  réanalyses.  La  proposition  EPIDOM  s’intègre  dans  une  tradition  de  coopération  des  acteurs  français  de  modélisation  climatique.    

• Exploratoire  :  EPIDOM  est  une  étape  exploratoire,  un  véritable  pré-­‐requis  pour  préparer  les  études  d’impacts  au  sens  usuel  du  terme  (régionalisation,  extrême  etc.).  L’échelle  décennale  semble   concentrer   toutes   les   limitations   des   études   climatiques,   à   savoir  :   la   couverture  observationnelle  limitée  dans  le  temps  et  dans  l’espace  qui  rend  l’estimation  des  fluctuations  décennales   et   la   validation   même   de   leur   prévision   difficile,   l’interaction   entre   les  biais/dérives  des  modèles  et  la  variabilité/prévisibilité  à  ces  échelles  de  temps,  la  coexistence  de   différentes   sources   (interne,   naturelle,   anthropique)     de   variabilité/prévisibilité   qui  interagissent  etc.    

EPIDOM   s’inscrit   naturellement   dans   le   panorama   français   de   suivi   des   effets   du   réchauffement  climatique,   ses   impacts   et   l’adaptation  dont   la  maîtrise   d’ouvrage   interministérielle   est   confiée   au  MEDDE.  Il  vise  à  établir  les  bases  scientifiques  et  méthodologiques  qui  sont  indispensables  à  toutes  les  applications  aval  multidisciplinaires  et  essentielles  dans  un  contexte  d’adaptation  au  changement  climatique.  La  prévision  décennale  constitue  un  véritable  défi  pour  la  communauté  des  climatologues  (communauté   amont   en   tant   que   fournisseurs   d’informations   climatiques)   mais   aussi   pour   la  communauté  des  impacts/décideurs/acteurs  socio-­‐économiques/citoyens  (communauté  aval  en  tant  qu’utilisateur/client   de   cette   information).   Elle   correspond   à   des   attentes   fortes   de   par   son   fort  potentiel  applicatif  mais  est  encore  un  véritable  sujet  de  recherche  fondamentale.  

L’action   EPIDOM   se   situe   ainsi   dans   le   périmètre   «  développement   des   connaissances   utiles   pour  aider  à  la  décision  en  matière  de  réduction  des  impacts  et  d’adaptation  au  changement  climatique  »  de  l’APR  GICC  2010.    

2. Résultats obtenus Les   principaux   résultats   obtenus   dans   le   cadre   d’EPIDOM   sont   présentés   ci-­‐dessous   en   faisant  référence  aux  livrables  listés  dans  la  proposition  initiale  et  en  les  complétant  par  les  enseignements  tirés  tout  au   long  du  projet  dans   la  catégorie  :  à  retenir.  En  vert,   les   livrables  accomplis,  en  orange  ceux  partiellement   respectés.  Le  canevas  du   rapport   suit   la   structure   temporelle  et   thématique  du  projet.  

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2.1 Phase  1  :  Complétude  de  l’exercice  décennal  CMIP5  

Durant   la  première  partie  d’EPIDOM  (15  premiers  mois),   l’IPSL  et   le  Cerfacs  ont   réalisé   l’ensemble  des  simulations  requises  comme  ticket  d’entrée  (prévisions  rétrospectives,  expériences  CORE)  pour  le  volet  décennal  de  CMIP5  qui  sert  de  base  au  chapitre  11  de  l’AR5.  Réflexions  et  analyses  sur   les  stratégies  d’initialisation  des  prévisions  ont  été  menées  dans  les  deux  laboratoires.  Comme  anticipé,  le  jeu  CORE  a  été  complété  par  des  simulations  additionnelles  conformément  aux  recommandations  du  workshop  d’Aspen  de  Juin  2011,  qui  a  rassemblé  les  groupes  participant  à  l’exercice  décennal  de  CMIP5,   et   qui   a   permis   de   faire   un   point   scientifique   et   technique   à   mi-­‐parcours  (http://www.agci.org/programs/past_scientist_workshops/sciSess_results.php).    

 

2.1.1 L’initialisation océanique

L’initialisation   océanique   est   un   des   «  nerfs   de  la   guerre  »   de   la   prévision   climatique  :   elle   est  potentiellement  la  principale  source  de  prévisibilité.  Deux  techniques  d’initialisation  très  différentes  ont   été   adoptées   par   l’IPSL   et   le   Cerfacs   correspondant   à   des   approches   et   philosophies   très  contrastées  entre   les  deux  groupes.  Toutes  deux  ont  fait   l’objet  d’analyses  assez  poussées  dans   les  laboratoires  respectifs  au  cours  d’EPIDOM,  conformément  au  livrable  1.1.2.    

A   l’IPSL,   l’initialisation  océanique  pour  générer   les  conditions   initiales  des  prévisions   rétrospectives  est  basée  sur  la  réalisation  d’un  ensemble  de  simulations  historiques  (1850-­‐2005)  incluant  un  rappel  uniquement   en   surface   aux   anomalies   de   température   océaniques   observées   à   partir   de1949.   Cet  ensemble  tire  profit  des  simulations  réalisées  dans  le  cadre  de  l’exercice  «  long  term  »  de  CMIP5.  La  robustesse  de   la   stratégie  d’initialisation  a   été   tout  d’abord   testée  en  «  modèle  parfait  ».  Selon   ce  protocole,   une   période   de   150   ans   de   la   simulation   de   contrôle   de   1000   ans   du   modèle   couplé  produite  dans  le  cadre  de  CMIP5,  a  été  sélectionnée  pour  constituer  une  période  d’observations  de  substitution   (appelée   «  cible  »   ou   pseudo-­‐observations).   En   partant   d’un   état   initial   considéré  comme  indépendant  de  l’état   initial  de  la  cible,   le  but  de  l’initialisation  est  alors  de  reproduire  une  variabilité  climatique  comparable  à  la  cible  en  rappelant  la  température  et/ou  la  salinité  de  surface  du  modèle  vers  les  anomalies  de  la  cible.  Différentes  étendues  géographiques  ont  été  testées  pour  l’application   du   rappel,   afin   de   contraindre   au   mieux   le   modèle   tout   en   évitant   les   possibles  problèmes  dans   les   zones  de  bords  de  glace  qui   s’avèrent  être   très   sensibles.   Les  mécanismes  qui  propagent  le  signal  de  surface  alors  initialisé  vers  les  profondeurs  de  l’océan  ont  été  étudiés  en  détail  dans   tous   les   bassins   du   globe   et   dans   toutes   les   configurations   de   rappel,   en   distinguant   les  tropiques  des  moyennes  et  hautes  latitudes.  Il  est  montré  que  l’ajout  d’un  rappel  en  sel,  en  plus  de  la  température,  est  crucial  pour  reconstruire  l’état  océanique  en  dessous  de  la  thermocline  saisonnière,  ainsi  que  les  variations  principales  de  la  circulation  thermohaline.  

Au   delà   du   modèle   parfait,   l’initialisation   par   la   surface   a   été   étudiée   dans   les   simulations    rétrospectives  réalisées  pour  CMIP5  dans  deux  configurations  du  modèle  IPSL-­‐CM5A  qui  différent  par  la   résolution   océanique   horizontale.   L’augmentation   de   la   résolution   permet   d’améliorer   la  reconstruction   de   la   subsurface   en   particulier   dans   l’Atlantique   Nord   via   la   convection   profonde.  L’initialisation,  dans  ce  cadre,  a  été  validée  en  se  basant  sur  différents  jeux  de  réanalyses  océaniques.  Il  est  ainsi  montré  que  les  réanalyses  sont  en  général  en  désaccord  au  delà  de  500m  de  profondeur,  cette   limite   pouvant   varier   avec   la   latitude   et   selon   les   bassins.   Ce   constat   justifie   a   posteriori   la  technique  d’initialisation  uniquement  par   la  surface   car   il   suggère  que   l’état  de   l’océan  profond  en  deçà   de   cette   limite   est   peu   contraint   par   les   observations   disponibles   alors   que   l’incertitude   est  faible   sur   les   premières   couches   superficielles   océaniques.   Cette   étude   confirme   également   les  ordres  de  grandeur  et  les  mécanismes  mis  en  évidence  dans  le  cadre  du  modèle  parfait.  L’ensemble  de   ces   deux   analyses   (modèle   parfait   et   prévisions   rétrospectives)   fait   l’objet   de   deux   papiers  (respectivement  Servonnat  et  al  2014,  en  révision,  et  Ray  et  al  2014,  en  révision)  qui  synthétisent  et  justifient  les  choix  adoptés  par  l’IPSL  pour  la  réalisation  de  l’exercice  décennal  CMIP5  en  tant  que  tel.    

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Au  Cerfacs,  l’initialisation  du  système  de  prévision  repose  sur  la  réalisation  d’une  unique  simulation  historique   (dite   HISTNUD)   dans   laquelle   l’océan   (température   et   salinité)   est   rappelé   à   la   fois   en  surface  et  en  profondeur  aux  champs  bruts  de   la  réanalyse  NEMOVAR  produite  par   le  CEPMMT  en  forte   collaboration   avec   le   groupe   «  Assimilation  »   du   Cerfacs.   HISTNUD   est   donc   une   simulation  couplée  avec  un   rappel   tridimensionnel  océanique,   les   autres   composantes  du   système  climatique  (atmosphère,   glace   de   mer   etc.)   étant   libres  ;   elle   sert   de   conditions   initiales   aux   ensembles   de  prévisions,   les   perturbations   entre   les   membres   se   limitant   à   une   perturbation   aléatoire   des  conditions   initiales   atmosphériques   du   1er   jour   de   prévision.   Des   tests   sur   la   nature   du   rappel  océanique  ont  été  menés  avant  de  figer  la  configuration  finale  pour  les  prévisions  rétrospectives  de  CMIP5.  Diverses  constantes  de  rappel  ont  été  testées  (allant  de  5  à  30  jours  pour  le  rappel  de  l’océan  de  subsurface,  et  de  -­‐20  à  -­‐100  W.m-­‐2.K-­‐1  pour  l’océan  de  surface.  Le  couple  (10  jours,  -­‐40  W.m-­‐2.K-­‐1)  a  été  retenu  représentant  un  bon  compromis.  Des  tests  ont  été  aussi  conduits  pour  évaluer  l’impact  du  rappel  en  fonction  des  zones  géographiques.  Deux  exercices  CORE  ont  été  ainsi  menés  avec,  dans  un  cas,   un   rappel   global   hors   rail   équatorial   (1oN-­‐1oS),   et   dans   l’autre   un   rappel   limité   aux   zones  extratropicales  (subsurface  libre  entre  20oN-­‐20oS).  La  deuxième  option  a  été  retenue  pour  CMIP5  car  un  rappel  global  perturbe  fortement  la  dynamique  tropicale  dans  le  Pacifique  avec  un  impact  fort  sur  la   dynamique  de   l’ENSO   (El  Nino   Southern  Oscillation)   générant   un   choc   initial  marqué   et   néfaste  pour  le  modèle.    Un  article  (Sanchez-­‐Gomez  et  al  2014,  soumis)  propose  une  description  détaillée  de  ce   choc   et   des   caractéristiques   dynamiques   de   la   dérive   du   modèle   CNRM-­‐CM5   en   fonction   de  l’échéance,  lorsque  celui-­‐ci  est  initialisé  en  global  ou  hors-­‐tropiques.  

Que   retenir  ?   Les   deux   laboratoires   ont   adopté   les   techniques   d’initialisation   océanique   les   plus  contrastées   parmi   les   systèmes   de   prévision   ayant   participé   à   l’exercice   décennal   de   CMIP5.   Le  groupe   CNRM-­‐Cerfacs   a   opté   pour   une   initialisation   tridimensionnelle   de   l’océan   (champs   bruts)  alors   que   l’IPSL   choisit   l’initialisation   par   anomalies   et   uniquement   en   surface.   En   dépit   de   ces  différences   et   leurs   implications   en   terme   de   choc   initial   et   dérives,   le   comportement   des   deux  modèles  en  matière  de  scores  de  prévision  est  assez  semblable  au  premier  ordre  ;  seules  quelques  différences  apparaissent  régionalement,  en  particulier  dans  l’Atlantique.    

2.1.2 Le débiaisage et l’échantillonnage statistique

Le  débiasage  des  prévisions  décennales  est  un  problème  majeur  qui   semble  avoir   été   sous-­‐estimé  par  la  communauté  scientifique.  Les  techniques  classiques  de  type  «  prévision  saisonnière  »  ont  été  recommandées  par  CMIP5  mais  trouvent  rapidement  leur  limite  de  par  la  coexistence  de  dérives  ou  croissances   d’erreurs   systématiques   d’échelles   de   temps   caractéristiques   et   mécanismes   très  différents  (e.g.  choc  initial  versus  ajustement  lent  océanique  etc.).  L’interaction  entre  la  dérive  et  les  forcages   externes   est   aussi   une   spécificité   des   prévisions   décennales   à   laquelle   il   faut   prêter   une  attention   toute   particulière.   Deux   exemples  :   l’un,   bloquant,   est   lié   au   caractère   épisodique   des  éruptions  volcaniques  qui  biaise  l’estimation  vraie  de  la  dérive  du  modèle  lorsque  l’échantillonnage  temporel   est   limité,   tel   celui   du   protocole   CORE   de   CMIP5   (2   prévisions   au   0   et   5   de   chaque  décennie,   i.e,   1960,   1965,   …,   2000,   2005).   L’autre,   en   revanche   ajustable   a   posteriori,   lié   à  l’estimation  de  la  sensibilité  climatique  (réponse  intrinsèque  des  modèles  à  l’augmentation  des  gaz  à  effet   de   serre   –GES)   qui   peut   biaiser   les   prévisions   aux   longues   échéances   lorsque   celle-­‐ci   ne  correspond  pas  à  celle  des  observations.  Au  delà  de  ces  deux  aspects  precis,  l’estimation  du  biais  et  des  dérives  à   l’échelle   régionale   (échelle  du  continent  et  bassin  océanique),  en  particulier  pour   les  champs   de   circulation   atmosphérique,   les   précipitations   et   variables   continentales   en   général,  requiert  un  très  grand  nombre  de  membres  par  dates  de  prévision.  La  contrainte  de  3  membres  par  date  pour  le  CORE  s’est  avérée  très  insuffisante.  

Pour  palier  à  toutes  ces  limitations,  conformément  au  livrable  1.1.1,  le  Cerfacs  a  porté  le  nombre  de  membres  de  3  à  10  pour  chaque  date  de  prévision  du  CORE  (1960,  1965,  1970...  2000,  2005).  Une  série  de  10  dates   supplémentaires   (1959,  1964…  2004),  avec  également  10  membres  pour  chaque  

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nouvelle   date,   a   aussi   été   réalisée.   A   l’IPSL,   selon   le   protocole   décrit   ci-­‐dessous   pour   générer   les  conditions   initiales,   3   séries   de   3   ensembles   de   prévision   basés   sur   3   simulations   historiques  rappelées  en  surface  ont  été  lancées  pour  chaque  date  de  prévision  du  CORE,  portant  le  nombre  de  membres  exploitables  à  9  au  total.    

Que   retenir  ?   Un   grand   nombre   de   dates   de   prévisions   rétrospectives   et   un   grand   nombre   de  membres  pour  chaque  date  sont  nécessaires  pour  estimer   la  prévisibilité  décennale  du  système  et  son  débiaisage  dans  les  modèles,  et  fournir  des  prévisions  exploitables  pour  le  climat  de  la  prochaine  décennie.  Considérant  les  moyens  de  calcul  et  de  stockage  et  les  moyens  humains  disponibles  pour  CMIP5,  ni  le  Cerfacs,  ni  l’IPSL  n’ont  pu  produire  des  prévisions  initialisées  tous  les  ans  (contre  tous  les  5   ans   pour   le   CORE)   pour   suivre   la   nouvelle   de   recommandation   de   CMIP5   donnée   à   l’issue   du  workshop   d’Aspen   de   2011.   Ce   workshop   international  (http://www.agci.org/programs/past_scientist_workshops/sciSess_results.php)   auquel   Juliette  MIGNOT   –IPSL   et   Christophe   CASSOU   –Cerfacs   ont   participé.   Ce   workshop   fut   l’occasion   pour   la  communauté   EPIDOM  de   se   confronter   et   se   positionner   par   rapport   aux   autres   groupes   engagés  dans   l’aventure   décennale   de   CMIP5.   Alors   que   les   bouillonnements   et   questionnements  scientifiques  de  la  communauté  française  sont  tout  a  fait  comparables  à  ceux  des  autres  laboratoires  (avec   un   enclin   et   une   expertise   reconnue   sur   les   aspects   processus   plutôt   que   prévision   pré-­‐opérationnelle  et  estimation  des  scores),   la  faiblesse  des  moyens  humains  mis  à  disposition  par   les  instituts   nationaux/laboratoires   aux   regards   des   enjeux   et   réalisations   pratiques   à   fournir   et   en  comparaison  avec  les  autres  groupes,  s’est  révélée  de  manière  indiscutable.  De  même,  la  faiblesse  en  ressources  informatiques  à  la  fois  en  terme  de  CPU  et  de  stockage  est  clairement  apparue,  et  ce  en  dépit   d’une   mobilisation   et   d’un   effort   très   conséquents   de   la   part   de   la   Direction   des   Services  Informatiques   (DSI)   de   Météo-­‐France   et   du   CCRT/TGCC,   sans   lesquels   la   réalisation   de   l’exercice  CMIP5  en  lui-­‐même  n’aurait  pas  été  possible.  Des  enseignements  doivent  être  tirés  pour  CMIP6  pour  mettre  en  adéquation  les  objectifs  avec  les  moyens.   Il  est   important  que  le  GICC  d’une  manière  ou  d’une  autre,  continue  de  soutenir  la  communauté  climat  auprès  de  GENCI.  

2.1.3 Alimentation de la base de données CMIP5

Conformément  au  livrable  1.2.1,  les  sorties  brutes  des  modèles  CNRM-­‐Cerfacs  et  IPSL  ont  été  mises  au  format  CMOR,  le  standard  international  adopté  pour  CMIP5,  avant  d’être  publiées  sur  les  serveurs  ESG.  Au  Cerfacs,  l’ensemble  des  simulations  a  été  mis  à  disposition  de  la  communauté  sur  le  serveur  ESG  mis  en  place  à  Météo-­‐France  et  partagé  avec  le  CNRM  pour  toutes  les  simulations  CNRM-­‐Cerfacs  de  CMIP5  (volet  «  long-­‐term  »  et  volet  «  décennal  »).  L’alimentation  s’est  faite  en  2  étapes  :  le  CORE  étendu   à   10  membres   en   Juillet   2011,   puis   les   dates   additionnelles   en   Septembre   2011.   A   l’IPSL,  l’ensemble  des  prévisions  CORE  (3  membres)  +  les  2  ensembles  additionnels  de  3  membres  chacun,  ont  été  mis  à  disposition  en  Janvier  2012  sur  le  serveur  ESG  mis  en  place  par  l’IPSL  dans  le  cadre  de  PRODIGUER.  

Ce   livrable   technique   ne   doit   en   aucun   cas   être   considéré   comme   «  secondaire  »   par   rapport   aux  autres.  Il  a  nécessité  un  travail  ingénieur  souvent  peu  gratifiant  mais  considérable  et  complexe  de  par  la   quantité   énorme   de   données   à   traiter   et   le   caractère   immature   des   librairies   de   conversion  fournies  par  CMIP5  avec   lequel   il  a   fallu   jongler.  La  mobilisation  des   forces  en  présence  a  été  telle  que  nous  avons   cependant,  non   sans  «  souffrance  »,   relevé   le  défi   et   il   est   important  de   souligner  que  lors  de  la  première  réunion  CMIP5  à  Hawaii  (Mars  2012),  la  plupart  des  études  multi-­‐modèles  sur  le  volet  décennal  incluaient  à  la  fois  les  simulations  de  l’IPSL  et  du  CNRM-­‐Cerfacs  alors  disponibles.  

Que   retenir  ?   Ne   pas   sous-­‐estimer   la   gestion/post-­‐traitement   des   données   produites   par   les  modèles,  non  seulement  sur  un  plan  technique  mais  aussi  en  terme  de  moyen  humain  dédié  à  cette  tache  !  Il  est  essentiel  de  mettre  en  place  des  procédures  qui  minimisent  les  transferts  par  réseau  qui  sont  les  points  bloquants,  et  son  corollaire,  d’autoriser  les  traitements  de  données  directement  sur  les   supercalculateurs.   Une   deuxième   remarque   serait   «  Be   first  »   pour   la   mise   à   disposition   des  données   sur   les   bases   internationales.   Les   laboratoires/chercheurs   qui   n’ont   pas   la   charge   de  

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produire  les  simulations  en  tant  que  telle,  «  dégainent  »  très  rapidement.  Fournir   la  donnée  le  plus  tôt  possible  permet  ainsi  de  participer  aux  premières  analyses  multi-­‐modèles  qui  font  souvent  date  pour  la  suite.  

2.2 Phase  2  :  Etude  de  la  prévisibilité  décennale  et  des  mécanismes  associés  

La  phase  2  d’EPIDOM  visait  à  comprendre  les  processus  physiques  et   les  incertitudes  associées  à  la  prévision   décennale.   La   prévisibilité   dite   potentielle   a   d’abord   été   étudiée   constituant   un   cadre  simplifié  pour  mieux  extraire  les  mécanismes  de  variabilité  décennale  et  ses  sources  de  prévisibilité.  L’analyse   des   prévisions   rétrospectives   produites   lors   de   la   phase   1   a   été  menée   en   parallèle,   de  même  l’extraction  et  la  caractérisation  dans  les  observations  ou  leurs  estimations  via  les  reanalyses  des  signatures  de  la  variabilité  décennale.  Un  focus  particulier  a  été  porté  sur  la  décennie  2000.    

2.2.1 La prévisibilité potentielle

La  prévisibilité  potentielle  se  place  dans  le  cadre  dit  de  modèle  parfait  où  une  réalisation  du  modèle  (c’est  à  dire  un  membre  dans  l’approche  ensembliste)  est  considéré  comme  l’observation.  Etudier  la  prévisibilité  dans  ce  cadre   renseigne  sur   la  prévisibilité   intrinsèque  au  modèle  et  permet  de  mieux  comprendre  les  mécanismes  mis  en  jeu  sans  être  pollué  par  les  dérives  et  biais.  Elle  est  considérée  par   le  consortium  EPIDOM  comme  un  pré  requis  pour  avancer  sur   la  compréhension  à   la  fois  de   la  variabilité   décennale  mais   aussi   de   sa   prévisibilité   dans   le  monde   réel.   Un   effort   important   a   été  porté  sur  le  livrable  2.2.1  correspondant.  

Au  Cerfacs,  une  analyses  détaillée  de  la  variabilité  naturelle  basse  fréquence  du  modèle  CNRM-­‐CM5  a  été  menée  à  partir  de  la  simulation  de  1000  ans,  dite  de  contrôle  (PICTL),  réalisée  pour  CMIP5  par  le  CNRM,  et  dans   laquelle  tous   les  forcages  externes  (gaz  a  effet  de  serre,  activité  solaire,  aérosols  etc.)   sont  maintenus   à   leurs   valeurs   de   1850.   L’accent   a   été  mis   sur   l’AMV   (Atlantic  Multidecadal  Variability).  Deux  fréquences  privilégiées  se  dégagent:  l’une  «  décennale  »  (~13  ans)  correspondant  à  un  couplage  avec   l’Oscillation  Nord  Atlantique   (NAO)  et   l’advection  des  masses  d’eau  dans   le  gyre  Subpolaire,   l’autre   «  centennale  »   (~80   ans)   contrôlée   par   des   processus   thermohalins   faisant  intervenir  la  circulation  méridienne  de  retournement  de  l’Atlantique  (AMOC).  Le  détail  est  disponible  dans   un   article   sous   presse   (Ruprich-­‐Robert   and   Cassou   2014).   Des   expériences   de   prévisibilité  potentielle  ont  été  ensuite   lancées  pour  4  états  représentatifs  du  mode  centennal  de   la  variabilité.  Elles  montrent  une  forte  prévisibilité  jusqu’à  des  échéances  allant  de  20  à  30  ans  selon  les  états.  Elles  confirment  également  que  la  principale  source  de  prévisibilité  dans  CNRM-­‐CM5  est  liée  à  l’évolution  du  contenu  halin  dans  l’océan  Atlantique.  Elles  montrent  enfin  que  même  si  la  prévisibilité  est  forte  pour  les  variables  océaniques,  elle  apparaît  comme  assez  limitée  sur  les  continents,  et  en  particulier  l’Europe,   voire   quasi   inexistante   pour   les   précipitations.   Les   analyses   suggèrent   la   nécessité  d’aborder  les  problématiques  sous  un  angle  saisonnier  de  par  la  nature  des  mécanismes  mis  en  jeu  et  d’aller  au  delà  des  moyennes  annuelles  classiquement  utilisées.  

A  l’IPSL,  la  prévisibilité  potentielle  de  l’AMOC  et  des  variables  climatiques  associées  a  été  étudiée  et  quantifiée   dans   le  modèle   IPSL-­‐CM5A.   Comme   au   Cerfacs,   l’approche   pronostique,   basée   sur   des  simulations  d’ensemble  légèrement  perturbées  qui  rejouent  la  simulation  de  contrôle  afin  de  tester  sa   reproductibilité   et   donc   sa   prévisibilité,   a   tout   d’abord   été   considérée.   Il   est   montré   que   la  prévisibilité  de   l’AMOC  dans   IPSL-­‐CM5A  est  en  moyenne  de   l’ordre  de   la  décennie  mais  ce  résultat  semble  dépendre  des  conditions  initiales  de  l’AMOC.  Elle  peut  se  prolonger  sur  presque  2  décennies  pour   des   états   extrêmes   via   des   précurseurs   identifiés   dans   les   hautes   latitudes.   Une   approche  diagnostique  basée  sur  le  comportement  statistique  de  la  simulation  de  contrôle  montre  de  manière  cohérente  que  le  maximum  de  prévisibilité  de  la  température  de  surface  océanique  se  trouve  dans  les  moyennes  et  hautes  latitudes  de  l’Atlantique  Nord.  Sur  les  continents,  la  prévisibilité  est  limitée  

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aux  zones  adjacentes  des  régions  océaniques  prévisibles.  En  ce  qui  concerne  les  précipitations,  il  n’y  a   quasiment   pas   de   prévisibilité   au   delà   de   l’échelle   de   temps   interannuelle,   malgré   de   faibles  signaux   identifiés   dans   les  mers   nordiques   et   la   région   de   la   gyre   subpolaire.   Plus   généralement,  toutes   les   régions   identifiées   comme   potentiellement   prévisibles   sont   fortement   liées   aux  fluctuations  décennales  de   l’AMOC,  ce  qui  suggère  que  les   impacts  climatiques  de   l’AMOC  seraient  potentiellement   prévisibles   jusqu'à   2   décennies   en   avance   dans   ce   modèle   en   adoptant   une  approche  aval  en  deux  temps  de  type  statistique.  Un  article  (Persechino  et  al.  2013)  a  été  publié.  

Que   retenir  ?   Les   études   de   prévisibilité   potentielle   dans   les   deux   laboratoires   montrent   que   le  comportement   intrinsèque   des   deux   modèles   CNRM-­‐CM5   et   IPSL-­‐CM5A   est   très   différent.   Les  fluctuations  basse   fréquence  du  premier  s’expliquent  au  premier  ordre  par   l’intégration  océanique  d’un   forçage   atmosphérique   de   type   bruit   blanc   conduisant   à   des   événements   multi   décennaux  épisodiques  de   type  AMV  et  dont   la  durée  de  vie  est   contrôlée  par   les   temps  caractéristiques  des  processus  océaniques  en  particulier  halin  (advection,  AMOC  etc.).  Les  fluctuations  décennales  dans  IPSL-­‐CM5A   sont   largement  dominées  par  un   cycle   à   environ  20  ans  qui   correspond  à  un  mode  de  variabilité  couplé  entre   l’océan,   l’atmosphère  et   la  glace  de  mer  dans   l’Atlantique  Nord.  Un  papier  (Escudier  et  al.  2013)  a  été  publié.  Ce  mode  fait  intervenir  l’advection  d’anomalies  de  température  et  de  salinité  par  la  gyre  subpolaire,  la  fonte  de  la  glace  de  mer  dans  les  mers  nordiques,  puis  le  forçage  d’anomalies   locales   de   circulation   atmosphérique   responsable   de   la   création   d’anomalies   de  température  et  de  salinité  de  signe  opposé  dans  la  région  subpolaire,  via  la  modulation  du  courant  Est  groenlandais  à  travers  le  détroit  du  Danemark  et  assurant  ainsi  le  caractère  oscillant  du  mode.  La  confrontation   entre   les   deux   modèles   montre   bien   qu’il   est   très   difficile   aux   échelles   de   temps  multidécennales  de  tirer  des  conclusions  générales  sur   les  mécanismes  aux  origines  possibles  de   la  variabilité   observée.   Ceux-­‐ci   sont   très   divers   et   tout   aussi   crédibles   les   uns   que   les   autres   dans   la  mesure   où   l’échantillonnage   temporel   des   observations   (au   plus   100   ans   pour   la   température   de  surface)   est   trop   court   pour   en   réfuter   certains.   D’autre   part,   la   confrontation   entre   les  modèles  souligne   le   caractère  potentiellement  «  dangereux  »  d’une  approche  multi  modèle   à   l’aveugle.   Les  différences   entre   modèles   sont   tellement   grandes   que   les   combiner   peut   conduire   à   des  interprétations   incomplètes  voire  très  approximatives,  d’autant  plus  que  les  mécanismes  décrits  ci-­‐dessus  en  mode  parfait  affecte  bien  évidemment  la  prévisibilité  en  mode  réel,  telle  estimée  à  partir  des  prévisions  rétrospectives  de  CMIP5.    

Les  résultats  dans  la  plupart  des  modèles  et  dans  EPIDOM  soulignent  le  rôle  essentiel  de  la  salinité  dans   les   processus   décennaux   et   confirment,   s’il   en   est   encore   besoin,   la   nécessité   d’avoir   des  observations  et  des   reanalyses  de  qualité  pour  ce  champ   là  ;   la   fermeture  et   la  compréhension  du    bilan  d’eau  doit  être  une  priorité  pour  la  communauté  scientifique.  Enfin,  les  études  conduites  sous  le  chapeau  EPIDOM  ont  montré  la  valeur  ajoutée  de  ce  protocole  «  modèle  parfait  »  pour  aider  à  la  compréhension   des   mécanismes.   Ce   cadre   apparaît   comme   un   pré-­‐requis   pour   aller   de   l’avant,  améliorer   les  prévisions  etc.  Une  des   leçons  de  CMIP5  est  de  «  revenir  aux  fondamentaux  »  et  à   la  compréhension  intrinsèque  de  la  variabilité  décennale  pour  comprendre  les  résultats  de  prévisibilité.  Il  s’agit  ainsi  pour  CMIP6,  dans  cette  optique,  de  proposer  des  expériences  coordonnées  répondant  à  cette  ambition.  La  manière  d’aborder  la  problématique  décennale  et  menée  au  cours  d’EPIDOM  est  poussée  auprès  du  Decadal  Climate  Prediction  Project  (DCPP/WCRP).  

2.2.2 Estimation de la prévisibilité dans CNRM-CM5 et IPSL-CM5A : sources, mécanismes physiques et incertitudes

2.2.2.1  Niveau  de  prévisibilité  décennale  et  identification  des  sources  de  prévisibilité  

Conformément  aux  livrables  2.2.2,  2.2.3,  2.3.1  et  2.3.2,  les  études  de  prévisibilité  conduites  dans  les  deux   laboratoires   à   partir   des   sorties   brutes   des  modèles   CNRM-­‐CM5   et   IPSL-­‐CM5A,  mais   aussi   à  partir  de   l’ensemble  des  modèles  CMIP5,  montrent  que   la  prévisibilité  totale  est  forte,  même  pour  des  échéances   longues   (6   à  10  ans),   pour   les  quantités   très   intégratrices   (SST,   contenu  de   chaleur  

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océanique,  etc.).  Un   consensus   semble   se  dégager   à  partir   d’un  grand  nombre  de  modèles   sur   les  particularités   géographiques   de   la   prévisibilité.   Les   scores   de   corrélation   sont   ainsi   élevés   dans  l’Atlantique   Nord   et   dans   l’océan   Indien  ;   ils   sont   en   revanche   plus   faibles   (marginalement  significatifs)   dans   le   Pacifique.   Ils   sont   généralement   forts   sur   les   continents   en   termes   de  température   alors   qu’ils   sont   très   faibles   pour   d’autres   variables   telles   les   précipitations   ou   les  champs  de  circulation  atmosphérique.  

Une  très  grande  partie  de  la  prévisibilité  décennale  dans  les  systèmes  CNRM-­‐CM5  et  IPSL-­‐CM5A,  en  ligne  avec   les  autres  modèles,  provient  des   forcages  externes.  En  global,   le   rôle  des  gaz  à  effet  de  serre  et  des  aérosols  volcaniques  est  dominant.  Localement  sur  l’Atlantique,  l’initialisation  de  l’océan  semble  en  revanche  être  essentielle  pour  reproduire  et  prévoir  les  fluctuations  observées  de  l’AMV.  Dans  le  Pacifique,  son  impact  est  en  revanche  perdu  dès  les  échéances  2-­‐3  ans.  Ce  dernier  résultat  pose  un  véritable  challenge  pour  la  communauté  décennale  car  il  implique  une  faible  prévisibilité  de  l’Interdecadal  Pacific  Variability  (IPV)  dont  le  rôle  est  important  pour  expliquer  les  fluctuations  basse  fréquence   de   la   température   globale   tel   le   «  plateau  »   de   température   que   nous   vivons   depuis   le  début  de  la  décennie  2000.  Enfin,  il  n’existe  que  très  peu  de  prévisibilité  sur  les  continents  lorsque  les  forcages   externes   sont   soustraits.   Cette   perte   de   prévisibilité   pose   un   problème   majeur   à   la  communauté   dans   la  mesure   où   les   signatures   décennales   sur   continents   sont   présentes   dans   les  observations  en  lien  avec  les  modes  océaniques  basse  fréquence  (Cf.  section  2.3.1  ci-­‐dessous),  mais  la  connexion  océan-­‐continent  reste  faible  dans  les  systèmes  de  prévision.  

En  complément  des  diagnostics  dynamiques  classiques,  une  étude  de  la  prévisibilité  potentielle  de  la  productivité  marine  a  été  également  menée  à  partir  des  résultats  de  simulations  historiques  d’IPSL-­‐CM5A   avec   un   focus   sur   le   Pacifique   tropical   (30°N-­‐30°S).   Les   produits   d’observation   utilisés   dans  cette  étude  sont   issus  de  mesures  satellites  de   la  productivité  primaire  marine  qui  est  observée  en  continue  depuis  1997   (SeaWiFS,  puis  MERIS   aujourd’hui).   Les   résultats   suggèrent   l’existence  d’une  prévisibilité   de   l’ordre   de   3   ans   pour   la   productivité   primaire,   ce   qui   est   plus   long   que   pour   la  température  de  surface  (1  an)  dans  ces  zones.  Cette  différence  est  expliquée  par  l’advection  vers  les  pôles  d’anomalies  de  nutriments  (nitrates  et  fer  en  surface),  correctement  initialisé  via  l’upwelling  lié  aux   événements   ENSO   (El   Nino   Southern   Oscillation).   L’advection   de   ces   nutriments   permet   de  soutenir   la   productivité   du   phytoplancton   pendant   plusieurs   années   le   long   de   leur   trajet   avant  d’être  totalement  consommé.  Un  article  (Séférian  et  al.  2014)  est  en  révision.  

2.2.2.2  Réflexions  méthodologiques  sur  le  débiasage  des  prévisions  décennales  

Le   débiasage   est   un   point   essentiel   pour   toutes   prévisions   climatiques   (Cf.   section   2.1.2).   Dans   le  cadre  d’un   stage  de   fin  d’étude  co-­‐encadré  par   le  Cerfacs  et   l’Ecole  Nationale  de   la  Météorologie,  nous   avons  décidé  de   revisiter   le  protocole  de  débiaisage  préconisé  par  CMIP5  et  d’appliquer   aux  prévisions  décennales  de  CNRM-­‐CM5,  les  techniques  de  correction  de  biais,  dites  MOS  pour  Model  Output   Statistics,   utilisées   dans   les   prévisions   météorologiques   opérationnelles   de  Météo-­‐France.  Cette  approche  est  combinée  à  une  analyse  mécanistique  détaillée  de  la  mise  en  place  des  biais  du  modèle  en  fonction  de  l’échéance,  ou  dérive,  tel  décrite  dans  Sanchez  et  al  (2014)  soumis  à  Climate  Dynamics.  Nous  montrons  ainsi  que  le  débiasage  MOS  donne  des  meilleurs  scores  de  prévisions  à  la  fois  pour  la  SST  mais  aussi  pour  les  variables  intégrées  comme  l’AMOC.  Un  article  court  sur  ce  point  précis  (Léauté  et  al  2014)  est  en  court  de  rédaction.  A  l’IPSL,  l’évaluation  des  scores  de  prévision  est  fortement  polluée  par  la  forte  sensibilité  climatique  du  modèle.  Une  méthode  de  débiaisage  linéaire  en   fonction   de   l’échéance   de   prévision   proposée   dans   la   littérature   a   donc   du   être   testée   et  appliquée  aux  données  en  amont  e  l  ‘étude  des  scores  de  prévision.  L’impact  de  ce  biais  et  de  cette  méthode  de  débiaisage  sur  l’estimation  des  sores  de  prévisibilité  est  en  cours.      

2.2.2.3  Mécanismes  physiques  à  l’origine  de  la  prévisibilité  décennale.  

Dans  CNRM-­‐CM5,   la  bonne  prévisibilité  de  l’AMV  dans  les  expériences  CMIP5  semble  être  associée  aux  mécanismes  physiques  mis  en  évidence  dans   les  études  de  prévisibilité  potentielle.   Le  modèle  

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ayant   un   mode   de   variabilité   intrinsèque   très   basse   fréquence   (temps   caractéristiques   des  événements  AMV  autour  de  50-­‐60  ans)   arrive  à  maintenir   la  phase  de   ce  mode  présente  dans   les  conditions   initiales.   La   prévision  des   transitions   de  modes   est   difficile   à   évaluer   à   partir   du   jeu  de  données  CMIP5  car  il  faudrait  des  prévisions  rétrospectives  lancees  tous  les  ans  et  non  tous  les  5  ans,  tel  requis  par  le  CORE.  

Dans   IPSL-­‐CM5A,   le   cycle   à   20   ans,   mis   en   évidence   en   prévisibilité   potentielle,   semble   avoir   un  impact   fort   pour   expliquer   la   prévisibilité   du   modèle   sur   les   50   dernières   années.   Une   étude  (Swingedouw  et  al,  2013)  sur  l’AMOC  semble  indiquer  que  le  forçage  volcanique  permet  de  stimuler  et  phaser  ce  cycle  et  serait  ainsi  une  source  de  prévisibilité  importante.  Il  permettrait  d’expliquer  les  fluctuations  observées  de   l’AMOC,  en  particulier   les  deux  maxima   locaux  de  1978  et  1997.  Ceux-­‐ci  seraient  induits  par  l’éruption  de  l’Agung  et  El  Chichon  en  1963  et  1982  :  ils  se  retrouvent  ainsi  dans  les   simulations   historiques,   c’est   à   dire   non   initialisées.   L’initialisation   apporte   une   valeur   ajoutée  pour   le  pic  de  1997  car   l’océan   initial   contient   les  anomalies  de  circulation  et  de  densité   liées  aux  NAO  positives  exceptionnelles  de  la  fin  des  années  80  et  début  de  la  décennie  90.  Les  forts  biais  du  modèle   concernant   l’état   climatique   moyen   en   Atlantique   Nord   nécessitent   cependant   de   rester  prudent  quant  aux  mécanismes  évoqués  ci-­‐dessus.  

2.2.2.4  Rôle  de  la  stratosphère  

Conformément  au  livrable  2.3.3,  le  rôle  de  la  stratosphère  comme  source  potentielle  de  prévisibilité,  a  été  estimé  dans  CNRM-­‐CM5  par  Météo-­‐France  et  le  renfort  du  Cerfacs.  Deux  expériences  jumelles  de  CNRM-­‐CM5  ont   été   conduites   au   centre  de   calcul   de  Météo-­‐France  en  utilisant   une   géométrie  ARPEGE-­‐Climat  Tl63  (310km)  avec  pour  la  première,  62  niveaux  verticaux  (Low  Top,  LT,  jusqu'à  5hPa)  et  pour  la  seconde,  91  niveaux  verticaux  (High  Top  HT,  jusqu'à  0.01hPa).  Les  niveaux  troposphériques  de  HT   sont   identiques  à   ceux  de   LT  pour   comparaison  parfaite,   les  29  niveaux   supplémentaires   se  situant   dans   la   stratosphère.   La   version   horizontale   du   modèle   ARPEGE   dans   les   expériences  stratosphériques   a   été   dégradée   par   rapport   aux   simulations   CMIP5   pour   des   raisons   de   cout   de  calcul  ;  les  modèles  océaniques,  de  glace  de  mer  et  de  surface  sont  strictement  identiques.  Le  même  protocole  que  CMIP5  «  volet  décennal  »  a  été  suivi  pour  14  dates  de  départ  et  pour  la  génération  des  10  membres   sur  10  ans.   Les  états   initiaux  proviennent  d’une   simulation   couplée   rappelée   vers   les  réanalyses  NEMOVAR  dans   l’océan   telle  HISTNUD   (section  2.1.1)  et   rappelée  en   tourbillon  vers   les  réanalyses   du   CEPMMT   dans   la   stratosphère   uniquement,   la   troposphère   étant   libre.   Des  expériences   supplémentaires  ont   été   réalisées  dans   les  deux   configurations   LT  et  HT  pour  estimer  l’impact   des   éruptions   volcaniques   sur   la   dynamique   atmosphérique   en   fonction   de   la   résolution  verticale.    

Les  résultats  de  prévisibilité  sont  décevants  et  ne  montrent  pas  de  valeurs  ajoutées  significatives  de  la  résolution  verticale,  contrairement  à  ce  qui  pouvait  être  attendu  d’après  la  littérature  récente.  Les  expériences   de   sensibilité   visant   à   quantifier   l’impact   des   aérosols   volcaniques   en   fonction   de   la  résolution  ne  donnent  pas  non  plus  des  résultats  probants  et  convaincants.   Il  aurait   fallu  aller  plus  loin  dans  l’analyse  de  ces  simulations  mais  les  forces  de  travail  mis  à  la  disposition  de  ce  livrable  et  le  niveau   d’implication   de   ces   forces   n’ont   pas   été   suffisante   (rupture   du   contrat   postdoctoral   au  Cerfacs  pour  prendre  un  emploi  permanent)  ou  mal  dimensionnées/mal  gérées  par   les  partenaires  impliqués.    

2.2.2.5  Sensibilité  des  scores  du  modèle  CNRM-­‐CM5  aux  packages  physiques  activés  dans  ARPEGE  

Correspondant   au   livrable   2.3.4,   des   expériences   de   prévisibilité   décennale   ont   été   conduites   par  Météo-­‐France  avec  la  version  6  d'ARPEGE-­‐Climat  qui  inclut  une  nouvelle  physique  avec  notamment  le   schéma   de   convection   PCMT   de   Guérémy   (2011)   et   le   schéma   d’ondes   de   gravité   non  orographiques  de  Lott  et  al.  (2012).  Une  évaluation  intensive  de  cette  version  en  géométrie  Tl159l91  couplé  a  été   tout  d’abord   réalisée  et   il  est  montré  que   le  climat  moyen  simulé,   sa  variabilité  et   sa  prévisibilité  saisonnière  sont  significativement  meilleurs  que  ceux  de   la  version  CNRM-­‐CM5  utilisée  pour  l’exercice  CMIP5.  Des  ensembles  de  10  prévisions  sur  10  ans  à  partir  de  11  dates  de  départ  sur  

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la  période  1980  à  2005  (tous  les  2  à  3  ans  d’intervalle)  ont  été  ensuite  réalisées  grâce  aux  ressources  informatiques  du  CEPMMT  obtenues  dans  le  cadre  d'un  projet  spécial.  L’analyse  des  résultats  reste  encore  à  produire.  De  nouveau,   la   lourdeur  de   ce   test   et   le   travail   nécessaire  pour   sa   valorisation  scientifique,  ont,  semble-­‐t-­‐il,  été  sous-­‐estimés  par  le  consortium  EPIDOM.    

2.2.2.6  Quid  de  la  décennie  2000  et  de  la  prévision  2010-­‐2030  ?  

Conformément  au  livrable  2.3.5,  le  Cerfacs  a  réalisé  toute  une  série  d’expériences  de  sensibilité  pour  évaluer   l’impact  des  différents  forcages  externes  sur   la  période  2010-­‐2030.  La  première  (Volc2010)  consiste   à   simuler   la   réponse   du   système   climatique   à   une   éventuelle   éruption   volcanique   type  Pinatubo  au  début  de   la  décennie  2010.   La  deuxième  consiste  à  maintenir   les  gaz  à  effet  de   serre  constant  à  leurs  valeurs  de  2010  sur  la  période  de  prévision  2010-­‐2030.  La  troisième  supprime  tout  cycle  solaire  à  11  ans  et  maintient  le  minimum  solaire  record  observé  en  2009  sur  toute  la  période  de  prévision  2010-­‐2030.  Pour  chaque  ensemble,  10  membres  ont  été   réalisés.   Les  analyses   suggèrent  que,  dans  CNRM-­‐CM5,  le  forçage  volcanique  joue  sur  le  phasage  des  grandes  oscillations  climatiques,  telles  la  NAO  et  l’AMOC  assurant  ainsi  une  certaine  prévisibilité  a  posteriori.  Une  éruption  volcanique  au   cours   des   prochaines   années   aurait   donc   un   impact   significatif   sur   le   climat   des   années   2010  ;  dans  CNRM-­‐CM5,   son  empreinte  pour  une  éruption  de   type  Pinatubo  est   évaluée   à   3   ou  4   ans.   Il  semblerait   qu’une   telle   réponse   dans   CNRM-­‐CM5   soit   cependant   moins   marquée   que   dans   IPSL-­‐CM5A  car  elle  n’entre  pas  en  résonance  ou  ne  joue  pas  le  rôle  d’excitateur  et  de  pacemaker  de  mode  de   variabilité   interne   basse   fréquence   tel   le   mode   à   20   ans   dans   IPSL-­‐CM5A   (cf.   supra).   Les  expériences   de   sensibilité   montre   également   que   le   forçage   solaire   est   d’un   ordre   de   grandeur  inferieur   aux   autres,   tandis   que   le   forçage   par   les   gaz   a   effet   de   serre   dominent   tous   les   autres  (même  le  volcanisme)  à  partir  de  2025-­‐2030.  Les  analyses  de  ces  expériences  de  sensibilité  ont  été  conduites  dans  le  cadre  d’un  stage  de  Master  II  mais  n’ont  pas  été  poursuivis  plus  avant.  En  effet,  au  delà  de  2015,  le  débiasage  des  prévisions  initialisées  en  2006  est  sujet  à  caution  dans  la  mesure  où  l’échantillon  statistique  disponible  à  cet  effet  est  trop  petit  (Cf.  sections  2.1.2  et  2.2.2.2).  Rappelons  que  seules  deux  dates  de  prévisions  de  10  ans  (1960  et  1980)  ont  été  prolongées  sur  30  ans  selon  le  protocole  CMIP5  et  sont  disponibles  pour  le  débiaisage  ;  la  pertinence  même  de  ces  deux  simulations  a   été   remis   en   questions   un   peu   trop   tardivement   par   la   communauté.   En   conséquence,   il   aurait  mieux  valu  conduire  les  expériences  de  sensibilité  du  Cerfacs  à  partir  des  simulations  non-­‐initialisées  et  non  à  partir  des  prévisions  décennales.  

Coté   IPSL,   à   la   suite   de   l’étude   de   Swingedouw   et   al.   (2013)   sur   l’impact   des   trois   principales  éruptions   volcaniques   des   50   dernières   années   sur   la   variabilité   récente   de   l’AMOC,   l’impact  potentiel  de  l’éruption  du  Pinatubo  en  1991  sur  la  variabilité  présente  et  future  proche  a  été  exploré  de  manière  plus   systématique.   L’hypothèse  d’interférences  destructives   a   été   analysée   à  partir   de  simulations   de   sensibilité   commençant   en   1990   et   se   prolongeant   sur   20   ans,   où   l’éruption  volcanique  du  Pinatubo  a  été  artificiellement  enlevée  dans  les  forcages  historiques.  Cette  hypothèse  semble   bien   être   confirmée   grâce   à   ce   protocole   et   un   modèle   conceptuel   est   proposé   pour   la  représenter.  Celle-­‐ci  a  été  également  évaluée  à  partir  d’observations  récentes  notamment  de  salinité  et   de   proxys,   mais   aussi     de   simulations   du   dernier   millénaire.   Une   publication   est   soumise  (Swingedouw  et  al.  2014)  

Enfin,   il   était   prévu   initialement   dans   EPIDOM   pour   le   Cerfacs,   d’enrichir   la   décennie   2000   en  produisant  un  jeu  de  prévision  tous   les  ans  et  non  en  2000  et  2005  uniquement.  Cette  tache  a  été  abandonnée  et  nous  avons  préféré  compléter  nos  expériences  par  de  nouvelles  dates  de  prévision  sur  l’ensemble  de  la  période  1960-­‐2005  afin  de  mieux  évaluer  les  dérives  et  corrections  à  appliquer  aux  modèles.  En  effet,  ces  dernières  sont  affectées  par  les  gaz  à  effet  de  serre  et  sont  biaisées  quand  la  répartition  des  dates  n’est  pas  uniforme  sur  l’ensemble  des  45  ans  de  prévisions  rétrospectives.  

Que  retenir  ?    

• Une   grande   part   de   la   prévisibilité   aux   échéances   1-­‐10   ans   est   expliquée   par   les   forcages  

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externes   aux   échelles   aussi   bien   globale   que   régionale.   L’initialisation   océanique   constitue  une  valeur  ajoutée  pour   l’Océan  Atlantique  Nord  alors  qu’elle  n’apporte  rien  voire  dégrade  les   prévisions   sur   le   Pacifique   au   delà   de   2-­‐3   ans   d’échéance.   En   d’autres   termes   et   pour  simplifier,  l’AMV  semble  bien  prévisible  dans  la  plupart  des  modèles  alors  que  la  IPV  ne  l’est  pas.   Il  est  bien  évidemment  nécessaire  d’aller  plus   loin  et  de  comprendre  physiquement   la  bonne  prévisibilité  sur  l’Atlantique  par  le  design  d’expériences  de  sensibilité.  On  peut  penser  à  une  initialisation  océanique  dépendante  de  la  profondeur  pour  tester  le  rôle  de  l’océan  de  surface   versus   subsurface   dans   la   prévision   de   l’AMV   (tout   en   prenant   en   compte  l’incertitude  des  reanalyses  et  reconstructions)  ou  encore  une  initialisation  dépendante  des  régions  (gyre  subpolaire  versus  tropicales),  etc.  Quant  au  Pacifique,  toute  la  question  est  de  savoir  si  l’absence  de  prévisibilité  décennale  correspond  à  une  caractéristique  intrinsèque  de  la  dynamique  du  bassin  ou  bien  si  les  modèles  n’ont  pas  ou  ne  simulent  pas  correctement  les  mécanismes   physiques   qui   sous-­‐tendent   la   variabilité   décennale.   Des   tests   de   sensibilité  doivent  être  encouragés  pour  mieux  comprendre  la  variabilité  de  type  PDV,  le  rôle  de  l’ENSO  dans   cette   variabilité   basse   fréquence,   l’importance   des   gyres   et   des   transferts  tropiques/extratropiques   etc.   Il   est   essentiel   de   revenir   aux   fondamentaux   car   des   scores  négatifs   de   corrélations   tels   trouvés   dans   de   nombreux   modèles   tendent   à   suggérer   que  quelque  chose  de  crucial  manque.  

• La   prévisibilité,   en   dehors   de   celle   liée   aux   forcages   externes,   est   très   faible   sur   les  continents.   Ce   constat   s’applique  également   sur   les   terres   adjacentes   à   l’Océan  Atlantique  Nord   alors   que   l’océan   lui-­‐même   est   prévisible   dans   CMIP5   et   que   les   relations   océan-­‐continent   (Sahel,   cycle   hydrologique   en   Europe   de   l’Ouest)   sont   significatives   dans   les  observations.   La   sous-­‐estimation   des   connexions   océan-­‐continent   doit   être   abordée   de  manière   systématique   afin   de   comprendre   son   origine   (niveau   trop   fort   de   la   variabilité  interne   des   surfaces   continentales   liée   à   des   processus   de   sol   tels   humidité,  évapotranspiration   etc.   défaillants,   précipitations   etc.).   Des   expériences   de   sensibilité    peuvent   être   conduites   dans   ce   cadre   en   forçant   par   exemple   un  modèle   d’atmosphère   à  plus  ou  moins  haute  résolution  spatiale,  avec  des  structures  décennales  caractéristiques  de  type  AMV,  IPV  etc.  

• Les   questions   de   débiaisage   sont   essentielles,   de  même   la   compréhension   des   dérives   et  biais   qui   se   mettent   progressivement   en   place   dans   les   modèles.   Ce   sont   des   étapes  nécessaires,  souvent  négligées  par  nos  communautés  et  absentes  des  priorités  de  recherche  établis   par   les   organismes   financeurs.   Les   simulations   de   prévisions   décennales   produites  pour   CMIP5   sont   des   formidables   bases   de   données   pour   attaquer   ces   problématiques   et  progresser  et,  peut-­‐être  à  terme,  tordre  le  coup  à  de  vieilles  erreurs  systématiques.  

• Le   «  plug   and   play  »   est   une   illusion   telle   encore   expérimentée   dans   EPIDOM   avec   la  réalisation   de   l’exercice   de   prévision   décennale   avec   la   configuration  High-­‐Top   du  modèle  CNRM-­‐CM5.   La   validation   des   mécanismes   de   variabilité   décennale   d’origine   interne,   de  même  de   la   sensibilité  climatique  du  modèle  aux   forcages  externes  est  un  pré   requis  mais  était   impossible   à   fournir   de   manière   correcte   avec   les   forces   de   travail   Météo-­‐France+Cerfacs  mises  en  jeu.  Cette  validation  ne  doit  pas  se  faire  en  mode  prévision  mais  en  mode   «  simulation   longue  »   car   au   delà   du   score   en   lui-­‐même,   la   physique   à   la   source   de  prévisibilité   doit   être   comprise   sans   quoi   une   prévision   se   trouve   «  déshabillée   et   vide  de  sens»  

2.2.3 Etude des oscillations décennales dans les observations ou leurs estimations via les réanalyses

Conformément  au   livrable  2.1.1,  une  étude  a  été  menée  au  Cerfacs   sur   la  modulation  de   l’activité  journalière   des   régimes   de   temps   sur   la   région   Nord   Atlantique/Europe   par   les   fluctuations  décennales  de   l’océan  Atlantique.  Nous  montrons,  à  partir  de   la   réanalyse  atmosphère  20CR  de   la  

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NOAA   couvrant   la   période   [1870-­‐2010],   que   l’AMV   est   fortement   corrélée   avec   l’occurrence  hivernale  des  régimes  de  temps  associée  à  la  NAO.  Une  AMV  positive  (océan  Nord  Atlantique  chaud  dans  son  ensemble)  privilégie  l’excitation  de  régimes  NAO-­‐  alors  que  les  régimes  NAO+  se  font  plus  rares.  D’autre  part,  nous  montrons  que   la  force  des  régimes  est  également  corrélée  aux  phases  de  l’AMV.  Ainsi   les   régimes  NAO-­‐   (NAO+)  sont  non  seulement  plus   (moins)  occurrents  mais  aussi  plus  intenses   (mous)   lorsque   l’AMV   est   en   phase   positive.   Cette  modulation   des   régimes   de   temps   se  traduit   par   une   modification   des   extrêmes   de   températures   sur   l’Europe,   une   AMO   positive  favorisant   des   vagues   de   froid   hivernales   plus   intenses.   Un   article   (Minvielle   et   al   2014)   est   en  préparation   et   les   résultats   ont   été   présentés   au   NCAR   lors   d’un   séminaire   en   Février   2014.   En  parallèle,  une  étude  (Boé  and  Habets  2014,  soumis)  conduite  au  Cerfacs  a  montré  le  lien  très  marqué  entre   l’AMV  et   le  débit  de   certaines   rivières  en  France,   insistant  ainsi   sur   le  poids  de   la   variabilité  décennale  sur  le  cycle  hydrologique  continental  pour  certains  bassins  versants.  

Le   livrable   2.1.2   correspondait   à   une   étude   plus   fine   des   signatures   décennales   à   l’échelle   de  l’Europe,   voire   de   la   France,   à   partir   des   longues   séries   d’observations   disponibles.   L’angle  détection/attribution   (D&A)   avait   été   choisi   par   le   CNRM-­‐GAME.  Malheureusement,   l'analyse   des  simulations  CMIP5  réalisée  prioritairement  à  l'échelle  globale,  n'a  laissé  que  peu  de  temps  pour  une  analyse  plus  régionale.  De  plus,  des  questions  fondamentales  de  méthodologie  ont  été  abordées.  Un  premier   travail   a   conduit   ainsi   à   l'amélioration   des   méthodes   utiles   à   la   séparation   des   termes  interne   et   forcé   de   la   variabilité   (Ribes   et   al,   2013a).   Dans   un   second   temps,   l'application   de   ces  méthodes   a   permis   de   mettre   en   évidence   une   relative   incohérence   entre   observations   et  simulations   aux   échelles   globales.   Ainsi,   dans   les   observations,   la   variabilité   non   expliquée   par   les  différents   forçages  externes  du  système  est  significativement  plus  grande  que   la  variabilité   interne  moyenne  simulée  par  les  modèles  de  climat.  Cette  incohérence  peut  être  liée  à  une  sous-­‐estimation  de   la   variabilité   interne   (en   particulier   décennale)   par   les   modèles   couplés   ou   à   une   mauvaise  représentation  de  la  réponse  forcée  (Ribes  and  Terray,  2013b).  Même  si  le  livrable  en  tant  que  tel  n’a  pas  été  rempli,  les  études  aux  échelles  globales  ont  donné  lieu  à  deux  publications  de  Rang  A  telles  mentionnées  ci-­‐dessus,  et  étaient  des  étapes  préliminaires   indispensables  pour  aborder  ensuite   les  approches  régionales.  

Que  retenir  ?    Le  besoin  d’observation  est  un  serpent  de  mer.  De  grands  espoirs  se  portent  sur   les  reanalyses   couplées   depuis   le   début   du   XXième   siècle   afin   de   mieux   comprendre   la   variabilité  décennale  qui  a  une  empreinte,  au  delà  des  moyennes,  sur  la  statistique  et  les  propriétés  physiques  de  la  variabilité  haute  fréquence  (régimes  de  temps  journaliers  par  exemple).  Les  initiatives  de  data-­‐rescue   sont   également   essentielles.   En   termes   de  modélisation,   il   est   indispensable   de   réduire   les  incertitudes  sur  l’estimation  de  la  réponse  du  système  aux  forcages  externes  et  son  corollaire,  sur  le  niveau   et   la   nature   physique   de   la   variabilité   interne.   Les   études   de   D&A   suggèrent   que   cette  dernière  serait  sous-­‐estimée  expliquant  ainsi,  en  partie,  la  piètre  performance  des  simulations  CMIP5  pour   prévoir   le   ralentissement   du   réchauffement   des   années   2000   dont   l’origine   principale   est  attribuée  au  changement  de  phase  de  la  IPV.  Dans  ce  cadre  et  selon  certains  papiers  de  plus  en  plus  convaincants   (travaux   de   Clara   Deser,   NCAR   entre   autes),   il   semble   essentiel   d’encourager   la  production   d’un   très   grand   nombre   de   membres   suivant   l’approche   ensembliste.   A   ressources  informatiques   contraintes,   ce   conseil   devrait   être   «  en   pole   position  »   dans   la   liste   priorités   pour  CMIP6.  

 

 

 

 

 

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3. Valorisation

3.1 Publications  de  rang  A  (15)  Publiées  ou  sous  presse  :  

1. Escudier  R.,  Mignot   J.   and   Swingedouw  D.   (2013):  A   20-­‐yrs   coupled  ocean-­‐sea   ice-­‐atmosphere  variablility   mode   in   the   North   Atlantic   in   an   AOGCM.   Climate   Dynamics.  40,   619-­‐636,   DOI:  10.1007/s00382-­‐012-­‐1402-­‐4  

2. Germe  A.,  M.  Chevallier,  D.  Salas  y  Melia,  E.  Sanchez-­‐Gomez  and  C.  Cassou  (2014)  :   Interannual  predictability   of   Arctic   sea   ice   in   a   global   climate   model  :   regional   contrast   and   temporal  évolution.  Climate  Dynamics,  DOI  :10.1007/s00382-­‐014-­‐2071-­‐2  

3. Meehl,  G.  A.,  L.  Goddard,  G.  Boer,  R.  Burgman,  G.  Branstator,  C.  Cassou,  S.  Corti,  G.  Danabasoglu,  F.  Doblas-­‐Reyes,  E.  Hawkins,  A.  Karspeck,  M.  Kimoto,  A.  Kumar,  D.  Matei,  J.  Mignot,  R.  Msadek,  A.  Navarra,  H.  Pohlmann,  M.  Rienecker,  T.  Rosati,  E.  Schneider,  D.  Smith,  R.  Sutton,  H.  Teng,  G.   J.  van  Oldenborgh,   G.   Vecchi,   S.   Yeager   (2013):   Decadal   climate   prediction:   An   update   from   the  trenches.  Bull.  Amer.  Meteor.  Soc.  DOI:10.1175/BAMS-­‐D-­‐12-­‐00241.1  

4. Persechino   A.,   Mignot   J.,   Swingedouw   D.,   Labetoulle,   S.   and   Guilyardi   E.   (2013):   Decadal  predictability  of  the  Atlantic  Meridional  Overturning  Circulation  and  Climate  in  the  IPSLCM5A-­‐LR  model.    Climate  Dynamics.  40,  2359-­‐2380.  DOI:  10.1007/s00382-­‐012-­‐1466-­‐1  

5. Ribes   A.,   S.   Planton,   L.   Terray   (2013)   :   Application   of   regularised   optimal   fingerprinting   to  attribution.   Part   I   :   method,   properties,   and   idealised   analysis,   Climate   Dynamics,   41(11-­‐12),  2817-­‐2836,  doi  :10.1007/s00382-­‐013-­‐1735-­‐7.    

6. Ribes  A.,  L.  Terray  (2013)  :  Application  of  regularised  optimal  fingerprinting  to  attribu-­‐  tion.  Part  II  :  application  to  global  near-­‐surface  temperature  based  on  CMIP5  simulations,  Climate  Dynamics,  41(11-­‐12),  2837-­‐2853,  doi  :10.1007/s00382-­‐013-­‐1736-­‐6.  

7. Ruprich-­‐Robert  Y.  and  C.  Cassou  (2014)  :  Combined   influences  of  seasonal  East  Atlantic  Pattern  and   North   Atlantic   Oscillation   to   excite   Atlantic   multidecadal   variability   in   a   climate   model.  Climate  Dynamics,  sous  presse.  

8. Séférian,   R.,   Bopp,   L.,   Swingedouw,  D.,  &   Servonnat,   J.   (2013).   Dynamical   and   biogeochemical  control  on  the  decadal  variability  of  ocean  carbon  fluxes.  Earth  System  Dynamics,  4(1),  109–127.  DOI:10.5194/esd-­‐4-­‐109-­‐2013  

9. Swingedouw   D.,   Mignot   J.,   Labetoulle   S.,   Guilyardi   E.,   Madec   G.   (2013):   Initialisation   and  predictability  of  the  AMOC  over  the  last  50  years  in  a  climate  model,  Climate  Dynamics.  40,  2381-­‐2399.  DOI:  10.1007/s00382-­‐012-­‐1516-­‐8,  2013  

10. Terray  L.  (2012):  Evidence  for  multiple  drivers  of  North  Atlantic  multi-­‐decadal  climate  variability.  Geophys.  Res.  Lett,  39,  L197-­‐12,  DOI:10.1029/2012  GL053046.  

 

En  révision  :  

11. Séférian  R.,  Bopp  L.,  Gehlen  M.,  Swingedouw  D.,  Mignot  J.,  Guilyardi  E.,  Servonnat  J.  (2014).  The  multi-­‐year   prediction   of   Tropical   Pacific   Marine   Productivity,   en   révision   dans   Proceeding   of  National  Academy  of  Science.  

12. Servonnat   J.,   J.   Mignot,   E.   Guilyardi,   D.   Swingedouw,   R.   Séférian,   S.   Labetoulle   (2014).  Reconstructing  the  subsurface  ocean  decadal  variability  using  surface  nudging  in  a  perfect  model  framework.  En  revision  dans  Climate  Dynamics.  

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13. Ray   S,   Swingedouw  D,  Mignot   J,  Guilyardi   E.   (2014)  :   Effect   of   surface   restoring   on   subsurface  variability  in  a  climate  model  during  1949-­‐2005.  En  revision  dans  Climate  Dynamics.  

 Soumis:  

14. Bellucci,  A.,  R.  Haarsma,  S.  Gualdi,  P.  Athanasiadis,  M.  Caian,  C.  Cassou,  E.  Fernandez,  A.  Germe,  J.   Jungclaus,   J.   Kröger,   D.  Matei,  W.  Müller,   H.   Pohlmann,   D.   Salas   y  Melia,   E.   Sanchez,   D.  M.  Smith,  L.  Terray,  K.  Wyser,  S.  Yang  (2014):  An  Assessment  of  a  multi-­‐model  ensemble  of  decadal  climate  predictions.  Soumis  dans  Climate  Dynamics.  

15. Sanchez-­‐Gomez   E.,   C.   Cassou,   Y.   Ruprich-­‐Robert,   E.   Fernandez   and   L.   Terray   (2014):   Drift  Dynamics  in  a  coupled  model  initialized  for  decadal  forecasts.  Soumis  dans  Climate  Dynamics.  

3.2 Publications  de  rang  B/vulgarisation  scientifique  (4)  1. Cassou  C.  and  J.  Mignot  (2013)  :  Enjeux,  méthodes  et  fondamentaux  de  prévisibilité  et  prévision  

décennale.  La  Météorologie,  81,  23-­‐31,  DOI  :  10.4267/2042/51099  

2. Collectif  MISSTERRE  (2013):  "Climat:  modéliser  pour  comprendre  et  anticiper",  sous  la  direction  éditoriale   de   C.   Cassou,   D.   Swingedouw   et   A.   Voldoire,     44   pages,  http://www.insu.cnrs.fr/node/4511  

3. «  Climat  :   établir   des   scenarios   à   10   ou   20   ans  :   Le   nouveau   défi   des   chercheurs  »   dans   Hors-­‐Séries   du  Monde   (2010)   «  Bilan   Planète  :   les   temps   forts   et   les   acteurs   de   l’année  »,  M01545-­‐1003H,  p39.  

4. «  Prévoir   le   de   temps   qu’il   fera   dans   10   ans   n’est   plus   un   rêve  »   dans   Sciences   et   Vie   (2012),  1141,86-­‐95.  

3.3 Ouvrages  (1)  1. «  Météo  et  climat,  ce  n’est  pas   la  même  chose  !  »,  C.  Cassou,  Eds.  Le  Pommier,  Collection  :  Les  

Minipommes,  ISSN  :  170-­‐7943,  58  pages.  

3.4 Communications  orales  dans  conférences  et  workshops  (21)  3.4.1 CERFACS

1. Présentations   au   1er   French-­‐UK  workshop   on   decadal   predictions,   Reading   (UK),   June   2011.   3  interventions  orales.  

2. Cassou.   C,   E.   Sanchez-­‐Gomez,   E.   Fernandez,   Terray,   L.   (2011):   CMIP5   decadal   experiments   at  CERFACS:  Initialisation  and  preliminary  results.  Aspen  Global  Change  Institute  workshop  “Making  sense   of   the   multi-­‐model   decadal   prediction   experiments   from   CMIP5.”,   Aspen   (USA),  http://www.agci.org/programs/past_scientist_workshops/about_the_workshop/sciSess_details.php?recordID=274,    June  2011  

3. Terray,   L.   (2012):   Variabilité   interne   et   forcée   aux   échelles   décennales:     analyse   des  modèles  CMIP5,  Ateliers  de  Modélisation  de  l'atmosphère,  Toulouse  (France),  Janvier  2012    

4. Ruprich-­‐Robert   Y.,   Cassou   C.   (2012):   Mécanismes   de   la   variabilité   interne   Multidécennale   de  l’Atlantique  Nord/Europe  dans  le  modèle  CNRM-­‐CM5.  Ateliers  de  Modélisation  de  l'atmosphère,  Toulouse  (France),  Janvier  2012    

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5. Cassou   C.   (2012)  :   La   prévision   du   climat   aux   horizons   décennaux  :   1er   Forum   ALLENVI,   Saint  Mandé  (France),  Mars  2012.  

6. Présentations  au  2ème  Extended  French-­‐UK  workshop  on  decadal  predictions/EPIDOM  mid-­‐term  meeting,  Capbreton  (France),  Mai  2012.  3  interventions  orales.  

7. Sanchez-­‐Gomez,   E,   C.   Cassou   and   E.   Fernandez  (2013)   :   Analysis   of   model   drift   in   a   climate  forecast   system   used   for   decadal   prédictions.   International   workshop   on   seasonal   to   decadal  prédiction,  Toulouse  (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013  

8. Ruprich-­‐Robert,  Y  and  C.  Cassou  (2013)  :  Importance  of  the  seasonality  of  the  ocean-­‐  atmosphere  relationship  to  produce  multidecadal  natural  AMV/AMOC  variability,  US  AMOC/UK  RAPID  2013  International   Science   Meeting:   ‘AMOC   Variability:   Dynamics   and   Impacts’,   Baltimore   (USA)  :  http://www.usclivar.org/meetings/amoc2013,  July  2013.  

9. Cassou,  C.,  B.  Kirtman,  G.  Danabasoglu  (2013)  :  Formulating  CMIP6  :  DCPP  proposal.  Aspen  Global  Change   Institute   workshop   «  Next   génération   climate   change   experiments   needed   to   advance  knowledge   and   assessment   of   CMIP6  »,   Aspen   (USA),  http://www.agci.org/programs/past_scientist_workshops/about_the_workshop/sciSess_details.php?recordID=289,  August  2013.  

 

3.4.2 IPSL

1. Présentations   au   1er   French-­‐UK  workshop   on   decadal   predictions,   Reading   (UK),   June   2011.   3  interventions  orales.  

2. Mignot  J.,  Swingedouw  D.,  Labetoulle  S.  Guiyardi  E.,  Persechino  A.,  Servonnat  J.  (2011)  :  Decadal  predictions  at  IPSL.  Aspen  Global  Change  Institute  workshop    “Making  sense  of  the  multi-­‐model  decadal   prediction   experiments   from   CMIP5.”,   Aspen   (USA),  http://www.agci.org/programs/past_scientist_workshops/about_the_workshop/sciSess_details.php?recordID=274,  June  2011.  

3. Mignot  J.   (2011)  :  Variabilité  et  prévisibilité  climatique  dans   le  modèle  de  climat   IPSL-­‐CM5A-­‐LR,  LOSEC,  Univ.  Ziguinchor  (Sénégal),  November  2011.  

4. Mignot  J.   (2011)  :  Variabilité  et  prévisibilité  climatique  dans   le  modèle  de  climat   IPSL-­‐CM5A-­‐LR,  LPAOSF,  UCAD,  Dakar  (Sénégal),  November  2011.  

5. Swingedouw  D.  (2011)  :  Initialisation,  predictability  and  future  of  the  AMOC.  University  of  Madrid  (Spain),  invited  Seminar.  

6. Présentations  au  2ème  French-­‐UK  workshop  on  decadal  predictions/EPIDOM  mid-­‐term  meeting,  Capbreton  (France),  Mai  2012.  6  interventions  orales.  

7. Mignot   J   (2013)  :   Decadal   prediction   system  with   the   IPSL-­‐CM5A  model  :   impact   of   horizontal  atmospheric   resolution   on   the   reconstruction   of   initial   conditions.   DACA   Davos   (Switzerland).  http://www.daca-­‐13.org/index_EN,  July  2013  

8. Swingedouw  S,  Mignot  J  (2013):  Influence  of  volcanic  eruptions  on  the  bidecadal  variability  in  the  North  Atlantic.  DACA  Davos  (Switzerland),  http://www.daca-­‐13.org/index_EN,  July  2013.  

9. Ray  et  al  (2013)”  Impact  of  SST  initialization  on  the  ocean  subsurface  over  the  period  1949-­‐2005.  European  Geophysical  Union,  Vienne  (Autriche).  http://www.egu2013.eu/,  Avril  2013  

10. Guilyardi   E.   (2013):   Reconstructing   the   subsurface   ocean   decadal   variability   using   surface  nudging   in   a   perfect   model   framework.   Lawrence   Berkeley   National   Laboratory   (USA),   ESD  seminar  series,  Nov  2013  

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11. Swingedouw  D  (2013)  :  Influence  of  volcanic  eruptions  on  the  bi-­‐decadal  variability  in  the  North  Atlantic.   International   workshop   on   seasonal   to   decadal   prédiction,   Toulouse   (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013  

 

3.4.3 Météo-France

1. Présentations  au  2ème  French-­‐UK  workshop  on  decadal  predictions/EPIDOM  mid-­‐term  meeting,  Capbreton  (France),  Mai  2012.  2  interventions  orales.  

3.5 Posters  dans  conférences  et  workshops  (11)  3.5.1 CERFACS

1. E.   Sanchez-­‐Gomez,   Cassou.   C,   E.   Fernandez,   Terray,   L.   (2011):  Model   drift   dependence   on   the  ocean  initialization  in  the  CNRM-­‐CERFACS  near-­‐  term  forecast,  WCRP  Open  Science  Conference,  Denver  (USA),  http://conference2011.wcrp-­‐climate.org/index.html,  October  2011.

2. C.  Cassou,  G.  Nakoulma,  F.  Borchi,  J.  Boe,  E.  Sanchez-­‐Gomez,  and  L.  Terray  (2012):  Assessment  of  decadal  predictability  and  associated  mechanisms  of  the  CNRM-­‐Cerfacs  forecast  system.  3ICESM,  Hamburg  (Germany),  http://meetings.copernicus.org/3icesm/,  Sept.  2012.  

3. Y.   Ruprich-­‐Robert,   C.   Cassou   (2013)  :   Previsibility   of   the   North   Atlantic   Multidecadal   internal  Variability   in  the  CNRM-­‐CM5  model.   International  workshop  on  seasonal  to  decadal  prédiction,  Toulouse  (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013  

 

3.5.2 IPSL

1. Mignot  J.,  Swingedouw  D.  Labetoulle  S.,  Guilyardi  E.  (2011):  First  results  of  decadal  predictability  experiments  at  IPSL,  France-­‐UK  workshop  on  decadal  predictability,  Reading  (UK),  June  2011.

2. Swingedouw  et  al  (2012)  :  Initialisation  and  predictability  of  the  AMOC  over  the  last  50  years  in  a  climate   model,     3ICESM,   Hamburg   (Germany),   http://meetings.copernicus.org/3icesm/,   Sept.  2012.  

3. Ray  et  al  (2013)  :  Impact  of  SST  inialization  of  ocan  subsurface  during  1949-­‐2005  :  Do  we  initialize  at   all  ?   International   workshop   on   seasonal   to   decadal   prédiction,   Toulouse   (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013.  

4. Servonnat  J,  J.  Mignot,  E.  Guilyardi,  D.  Swingedouw,  R.  Seferian  and  S.  Labetoulle  (2013)  :  Testing  different  initialization  stratégies  with  surface  variables  for  decadal  prédictions  in  a  perfect  model  framework.   International   workshop   on   seasonal   to   decadal   prédiction,   Toulouse   (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013.  

5. Swingedouw  D.  (2013)  :  Influence  of  volcanic  eruptions  on  the  bi-­‐decadal  variability  in  the  North  Atlantic.   11th   International   Conference   on   Paleoceanography   (ICP),   Sitjes   (Espagne)  :  http://www.icp2013.cat/,  Sept.  2013.  

 

3.5.3 Météo-France

1. Guérémy  J.-­‐F.,  Laanaia  N.  (2012):  Prévisions  décennales  avec  CNRM-­‐CM5.  Sensibilité  à  la  prise  en  compte  de  la  stratosphère.  Ateliers  de  Modélisation  de  l’Atmosphère,  Toulouse  (France),  Janvier  2012  

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2. Germe  A.,  D.  Salas  y  Mélia,  M.  Chevallier,  and  S.  Sénési  (2012)  :  Assessing  the  impact  of  sea  ice  initialization   on   the   decadal   predictability   of   CNRM-­‐CM5.1   AOGCM.   3ICESM,   Hamburg  (Germany),  http://meetings.copernicus.org/3icesm/,  Sept.  2012.  

3. Germe  A.,  M.  Chevallier,  D.  Salas  y  Melia  and  E.  Sanchez-­‐Gomez  (2013)  :  Assessing the decadal predictability of Arctic sea ice in CNRM-CM5.1 : A regional study. International  workshop  on   seasonal   to   decadal   prédiction,   Toulouse   (France)  :  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/,  Mai  2013.  

3.6 Diffusion  du  savoir  3.6.1 De la communauté scientifique…

Deux   workshops   internationaux   dédiés   à   la   communauté   scientifique   ont   été   organisés   sous   la  bannière  EPIDOM.  Le  premier  en  Mai  2012,    à  Capbreton  (France),  a  regroupé  l’University  of  Toronto  (Canada),   l’Institut   Català   de   Ciències   del   Clima   (IC3-­‐Espagne)   et   les   laboratoires   anglais   impliqués  dans   les   activités   de   prévision,   prévisibilité   et   variabilité   décennale,   à   savoir   le   UK   Metoffice,  l’Université   de   Reading   et   le   Centre   Européen   de   Prévision   Météorologique   à   Moyen   Terme  (CEPMMT-­‐ECMWF).   La   réunion   «  mi-­‐parcours  »   d’EPIDOM   fut   combinée   avec   ce   workshop   qui   a  rassemblé  42  participants.  

Le  2ème  workshop  d’amplitude  beaucoup  plus  grande  (137  participants)  a  été  organisé  à  Toulouse  en  Mai  2013  sous  la  bannière  du  WCRP  (World  Climate  Research  Program)  et  de  ses  groupes  de  travail  (WGSIP   –   Working   Group   on   Seasonal-­‐to-­‐Interannual   Prediction,   WGCM   –   Working     Group   on  Climate  Modelling   et  DCPP  –  Decadal     Climate  Prediction  Panel).   Ce  workshop   fut   un   rendez-­‐vous  majeur  pour  la  communauté  internationale  alors  que  les  chapitres  du  5ème  rapport  du  GIEC  étaient  en  phase   finale  de   rédaction  et  que   les   résultats  d’intercomparaison   regroupant  un  grand  nombre  de  modèles   étaient   disponibles.   Ce   workshop   fut   l’occasion   de   dresser   bilans   et   enseignements   des  activités  de  prévision  et  prévisibilité  décennale  dans  le  cadre  de  CMIP5,  résumés  dans  la  Section  4  du  rapport   (Cassou   C.   and   F.   Doblas-­‐Reyes   2013,   disponible   sous  http://www.meteo.fr/cic/meetings/2013/s2d/report_workshop_Toulouse_May2013.pdf).    

L’organisation   de   ces   deux  workshops   a   concrètement  montré   l’insertion   et   l’implication   forte   au  niveau   international   de   la   communauté   EPIDOM   dans   les   activités   de   prévision   climatique   aux  échelles   décennales,   ainsi   que   sa   reconnaissance.   Nous   considérons   que   les   livrables   d’EPIDOM  portant  sur  les  échanges  et  collaborations  scientifiques  ont  été  totalement  remplis.    

3.6.2 … à la communauté des impacts et à un plus large public.

La  phase  3  d’EPIDOM  correspondait  à  cette  volonté  d’échanges  avec  la  communauté  des  impacts,  le  but  étant  de  mettre  en  meilleure  adéquation  possible  la  demande,  l’attente  et  les  besoins  de  cette  communauté   avec   l’offre   associée   à   la   nature/niveau/incertitudes   de   la   prévisibilité   et   prévision  décennale.  Ce  contrat  correspondant  au  livrable  3.1  n’a  été  que  partiellement  rempli.  Une  partie  des  utilisateurs  des  prévisions  climatiques  étaient  présents   lors  de   la  dernière   journée  du  workshop  de  Toulouse,  mais   celle-­‐ci   ne   rassemblait   que  des   acteurs   avertis   (ex.   EDF,   organismes   en   charge  des  crues,  etc.)  et  non  la  communauté  aval  strictement  parlant  qui  «  peuple  »  le  GICC.  Le  workshop  final  qui   avait   été   proposé   dans   EPIDOM   n’a   pas   été   organisé   faute   de   temps   à   dédier   à   cette   tache,  l’ampleur  des  autres  livrables  étant  très  grande  au  regard  des  moyens  humains  disponibles.    

Il  apparaît  cependant  que  la  formation  de  la  communauté  des  impacts  aux  produits  climatiques  et  en  particulier  aux  prévisions  décennales,  est  cruciale.  Les  diverses  demandes  ou  études  proposées  par  cette  communauté  et  auxquelles  les  acteurs  d’EPIDOM  ont  été  confrontés,  montrent  qu’il  existe  des  attentes   parfois   impossibles   qui   s’expliquent   par   la  méconnaissance  même   des   fondements   de   la  variabilité   climatique   et   des   outils   pour   sa   prévision.   Déficit   de   pédagogie   de   la   part   de   la  communauté  des  climatologues,  très  certainement  combiné  à  une  forme  de  survente  des  activités  de  

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prévisions  décennales  de  la  part  de  certains  acteurs,  mais  aussi  pressions  plus  ou  moins  fortes  venant  des   décideurs/acteurs   socio-­‐économiques   qui   conduisent   à   «  aller   vite  »   et   ne   pas   considérer   le  problème  dans  toute  sa  complexité  (prise  en  compte  des  incertitudes  de  toute  nature,  des  défauts  dans   les  modèles  nécessitant  des   corrections/calibration/débiaisage  etc.)   en  particulier  en  matière  de  régionalisation,  toutes  ces  aspects,  entre  autres,  plaident  pour  une  plus  grande  vigilance  et  pour  un  meilleur  partage  des  connaissances  à  mettre  aux   regards  des  besoins.  De  manière  concrète,   ce  constat   s’est   traduit   dans   le   groupe   CNRM-­‐Cerfacs   par   la   «  dépublication  »   des   sorties   du  modèle  CNRM-­‐CM5  de  prévision  décennale  à  haute  fréquence  (tri-­‐horaires  à  journalières)  dans  les  bases  de  données  CMIP5,  afin  d’éviter   leur  utilisation  brute  pour  des  applications   régionales  et   les  modèles  d’impacts.   En   effet,   celles-­‐ci   requièrent   un   débiasage   et   une   calibration  a   posteriori,   sans   quoi   les  résultats  n’ont  aucun  sens.  Toutes  ces  discussions  rentrent  dans  le  contexte  plus  large  des  «  services  climatiques  ».   Il   est   essentiel   que   les   porteurs   de   projets   du   GICC   soient   bien   conscients   de   la  problématique,  ainsi  que  le  MEDDE  à  tous  les  échelons  qui  doit  mettre  en  place  une  stratégie  solide  pour  répondre  correctement  à  la  demande.  

Nous  considérons  que  le  deuxième  volet  de  la  phase  3  correspondant  au  livrable  3.2  a,  quant  à  lui,  été   respecté   dans   son   contenu.   Conformément   à   la   proposition   initiale,   une   brochure   intitulée  «  Climat  :  modéliser  pour  comprendre  et  anticiper  »  et  destinée  à  un  public  large,  a  été  rédigée  sous  la   bannière   MISSTERRE.   Deux   des   trois   «  rédacteurs   en   chef  »   (C.   Cassou   et   D.   Swingedouw)  appartenaient   au   consortium   EPIDOM.   Tirée   à   5000   exemplaires,   cette   plaquette   est   parue   en  Septembre  2013  en  même  temps  que  la  publication  du  1er  volet  du  5ème  rapport  du  GIEC  et  a  servi,  à  cette  occasion,  de  support  de  communication  à  l’échelle  nationale.  En  plus  de  cette  plaquette,  pour  essayer   de   palier   au   déficit   de   compréhension   sur   la   prévision   décennale   en   tant   que   telle,   et   en  particulier   sur   les   méthodes   et   les   incertitudes   associées,   nous   avons   écrit   un   article   certes   plus  technique  mais  de  vulgarisation  et  à  visée  grand  public  quand  même,  dans  La  Météorologie  (Cassou  et  Mignot  2013).  Enfin,  un  livre  blanc  sur  le  thème  de  la  prévision  décennale  avec  un  focus  particulier  sur   l’Europe,   la   France   et   les   DOM-­‐TOM   avait   été   initialement   prévu.   Les   résultats  d’intercomparaison   de   modèles   de   CMIP5   ont   montré   la   faible   prévisibilité   décennale   sur   les  continents.  De  plus,   le  niveau  et  la  nature  physique  de  la  prévisibilité  sont  tels  qu’il  est  aujourd’hui  impossible   ou   prématuré   de   granulariser   les   signaux   bruts   de   prévision   en   dessous   de   l’échelle  spatiale  caractéristique  du  bassin  océanique.  Il  nous  apparaissait  dès  lors  inutile  de  produire  ce  livre  blanc  qui  n’aurait  été  que  le  simple  résumé  des  conclusions  du  chapitre  11  de  l’AR5.    

En  termes  de  visibilité,  EPIDOM  est  apparu  dans  diverses  interventions  orales  au  cours  de  réunions  et  manifestations   diverses.   Des   présentations   dans   le   cadre   du   projet   ont   été   données   par   le  coordinateur  devant  le  groupe  de  travail  5  de  l’ALLENVI  (Mars  2012)  ou  encore  de  l’OSU  de  Grenoble  qui   a   organisé   une   journée   thématique   climat/hydrologie/biodiversité  intitulée  :   «  Possibilité   et  besoin  pour   la  prévision   régionale  »   (Octobre  2011).  EPIDOM  fut  également  présent  dans   les  deux  conférences  de  presse  inter-­‐organismes  organisées  en  Février  2012  et  Septembre  2013  à  Paris  pour  marquer  les  différents  rendez-­‐vous  de  CMIP5/AR5,  à  savoir  respectivement  la  mise  à  disposition  des  résultats   des   simulations   CMIP5   et   l’approbation   du   volet   1   de   l’AR5.   De   manière   plus  événementielle,  EPIDOM  fut  cité  lors  de  manifestations  grand  public  comme,  entre  autres,  la  soirée  du  16  Mai  2013  organisée  à  Météo-­‐France  et  intitulée  «  la  prévision  dans  tous  ses  états  ».      

4. Forces et faiblesses d’EPIDOM Le  projet  EPIDOM  s’est  parfaitement  construit  sur  les  trois  piliers  sur  lesquels  il  reposait.    

Son   soutien   au   lancement   (IPSL)   et   au   renforcement   (Cerfacs)   de   la   thématique   décennal   a   été  essentiel.  Même  avec  ce  soutien  précieux,  il  est  important  de  souligner  cependant  que,  autant  pour  le  Cerfacs  que  pour  l’IPSL,  la  réalisation  des  simulations  CMIP5  a  été  très  éprouvante  techniquement  et   humainement.   Les   deux   laboratoires   étaient   clairement   sous   dimensionnés   pour   ce   genre  

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d’exercice  nouveau  pour  notre  communauté.  Il  est  clair  que  la  contribution  française  à  CMIP5  «  volet  décennal  »,  a   reposé  sur   la  bonne  volonté  et   la   conscience  professionnelle  de  quelques  personnes  assurant  à  la  fois  la  science  et  la  technique.  Des  enseignements  devront  être  tirés  pour  l’éventuelle  prochaine  participation  au  futur  exercice  CMIP6.  

L’espace   de   coordination   qu’a   procuré   EPIDOM   entre   les   acteurs   français   de   la   modélisation  climatique  fut  un  lieu  d’échanges,  de  dialogues  et  de  construction  d’une  très  grande  richesse.  Même  si  des  prémices  de  collaborations  existaient,  celles-­‐ci  se  sont  considérablement  renforcées.  EPIDOM  nous   a   permis   de   mieux   nous   connaître,   d’apprendre   comment   les   laboratoires   travaillent,  d’appréhender   leurs   contraintes   etc.   Au   delà   de   ces   aspects,   les   échanges   entre   les   partenaires  d’EPIDOM   permettent   aujourd’hui   d’aller   «  unis  »   et   «  sur   la   même   longueur   d’onde  »   dans   les  discussions  au  sein  des  panels   internationaux   liées  à  CMIP6  tel   le  DCPP.  EPIDOM  a  été  un  chapeau  précieux   pour   assurer   une  meilleure   visibilité   des   laboratoires   autant   au   niveau   international   que  national  (représentation  en  tant  qu’entité  EPIDOM  dans  le  projet  LEFE-­‐MISSTERRE).  

Enfin,   la   nature   exploratoire   des   analyses   conduites   dans   le   cadre   d’EPIDOM   s’est   avérée  extrêmement  utile  pour  mieux  comprendre  la  nature  physique  de  la  variabilité  décennale  mais  aussi  d’extraire   et   hiérarchiser   les   problématiques   à   aborder   dans   le   futur.   Certaines   idées   issues   du  consortium   EPIDOM   et   certaines   approches   fondamentales   sont   en   train   de   percoler   à   l’échelle  internationale,  marque  d’un  certain  succès  du  brainstorming  des  épidomiens.  EPIDOM  a  ainsi  permis  d’acquérir  une  expertise  considérable  à  la  fois  sur  les  volets  physique  et  statistique.  

Une  des  meilleures  preuves  de  la  réussite  d’EPIDOM  repose  sur  le  fait  que  la  thématique  décennale  se   poursuit   et   continue   à   se   développer   aujourd’hui,   aussi   bien   à   l’  IPSL   qu’au   Cerfacs,   via   deux  nouveaux   projets   complémentaires.   L’un   international  :   SPECS   (FP7-­‐EU)   qui   permet   de   poursuivre  l’amélioration   de   l’initialisation   du   système   couplé,   la   génération   d’ensemble,   l’évaluation   des  performances   de   prévision  mais   aussi   la   compréhension   des  mécanismes   de   prévisibilité,   avec   un  focus   sur   la   région  Nord  Atlantique  –  Europe.   L’autre  national  :  MORDICUS   (ANR)  qui  vise,  par  des  expériences   numériques   ciblées   et   des   approches   fondamentales,   à   mieux   comprendre   les  mécanismes   physiques   des  modes   de   variabilité   décennales   de   type   AMV,   IPV.   Ce   dernier   projet,  porté  par  le  même  coordinateur  d’EPIDOM  et  qui  a  débuté  en  Janvier  2014,  apparaît  comme  la  suite  logique  d’EPIDOM,  véritable  catalyseur  ;  MORDICUS  a  été  construit  sur  les  leçons  tirées  du  projet  et  rassemble   les  mêmes  partenaires  avec  une   implication   respective  encore  plus   forte  de   la  part  des  trois  laboratoires.  Il  était  important  que  l’ANR  prenne  le  relai  du  GICC.  

Les   faiblesses   d’EPIDOM   portent   essentiellement   sur   la   phase   3   du   projet.   Il   aurait   été   bien  d’organiser  un  workshop  avec   la   communauté  des   impacts  ou  d’organiser  des  cycles  de   formation  pour  expliquer  les  bases  même  des  prévisions  climatiques,  leurs  limites  et  leurs  incertitudes,  ce  que  l’on  peut  faire  et  surtout,  ce  que  l’on  ne  peut  pas  faire  avec  les  «  produits  »  mis  à  la  disposition.  Il  est  encore   temps   de   monter   ces   initiatives   qui   se   rapprochent   des   «  services   climatiques  »   mais   il  faudrait  trouver  un  cadre  efficace  pour  toucher  le  maximum  d’utilisateurs.  C’est  un  projet  en  soi.